一种金属基底催化剂的制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及催化技术领域，尤其涉及一种金属基底催化剂的制备方法。
【背景技术】
[0002] 催化剂在化工生产、科学实验和日常生活中均具有广泛的应用，尤其应用于新型 燃料的催化燃烧，例如，甲醇、甲烷和乙醇等燃料的催化燃烧成为研究的重点。
[0003] 催化剂又称为触媒，在化学反应中能改变其他物质的化学反应速率，自身的质量 和性质在反应前后都没有发生变化，因此，催化剂的重复利用显得尤为重要。金属基底催化 剂具有良好的机械强度和耐高温性能，成为研究的热点，现有技术中，金属基底催化剂通常 采用浸渍法进行制备，然而，所获得的金属基底表面的催化剂涂层附着力较差，容易发生脱 落，稳定性差，从而使得金属基底催化剂的催化活性降低，难以实现重复利用。
【发明内容】
[0004] 本发明的主要目的在于，提供一种金属基底催化剂的制备方法，采用等离子体喷 涂技术制备的催化剂涂层附着力强，能够提高催化剂的活性与稳定性。
[0005] 为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
[0006] -方面，本发明实施例提供一种金属基底催化剂的制备方法，包括：
[0007] 将催化剂前驱体作为喷涂粉通过等离子体喷涂设备喷涂至金属基底表面形成催 化剂涂层，其中，所述催化剂前驱体由微米球颗粒组成，所述微米球颗粒具有多孔结构。
[0008] 优选的，所述催化剂前驱体通过如下步骤制备获得：
[0009] 将含有催化活性成分的化合物、造孔剂和溶剂混合研磨制成浆液；
[0010] 对所述浆液进行喷雾造粒，并在预设温度下煅烧预设时间。
[0011] 可选的，所述造孔剂为淀粉或/和聚乙二醇。
[0012] 优选的，所述预设温度为400-800°C，所述预设时间为2-3h。
[0013] 可选的，所述微米球颗粒的直径为10-100微米，所述多孔结构的孔径为5-100nm， 孔容为 0.1-0.8cm3/g。
[0014] 优选的，所述金属基底为金属蜂窝基底。
[0015] 可选的，所述金属蜂窝基底的蜂窝孔的目数为100-600,孔壁厚度小于1_。
[0016] 优选的，所述金属蜂窝基底包括蜂窝状结构体，所述蜂窝状结构体包括沿所述蜂 窝孔的径向方向延伸的裸露表面，在喷涂过程中，将所述等离子体喷涂设备的喷枪出口朝 向所述蜂窝状结构体的裸露表面旋转喷涂，所述等离子体喷涂设备的喷涂方向与所述蜂窝 状结构体的裸露表面所在的平面之间的夹角在预设范围内连续变化。
[0017] 进一步优选的，所述预设夹角范围为30-150度。
[0018] 可选的，连续变化的速率为10-50度/min。
[0019]优选的，所述方法还包括:在所述催化剂前驱体中添加辅助喷涂粉体，所述辅助喷 涂粉体由实心微米球颗粒组成。
[0020] 可选的，所述等离子体喷涂设备的喷涂温度小于所述催化剂前驱体的熔点。
[0021] 优选的，所述等离子体喷涂设备的气流量为50-200L/min。
[0022]可选的，所述等离子体喷涂设备的送粉量为5-100g/min。
[0023]另一方面，本发明实施例提供一种由上述所述的制备方法获得的金属基底催化 剂，所述金属基底催化剂包括:金属基底以及附着在所述金属基底表面的催化剂涂层。 [0024]优选的，所述催化剂涂层的孔隙率为0.05~0.3。
[0025] 本发明实施例提供一种金属基底催化剂的制备方法，通过将催化剂前驱体作为喷 涂粉通过等离子喷涂技术喷涂至所述金属基底表面上，所述催化剂前驱体由微米球颗粒组 成，所述微米球颗粒具有多孔结构，能够形成牢固附着于所述金属基底表面的催化剂涂层， 该制备工艺与浸渍法相比，能够提高催化剂涂层的附着力，减少脱落，从而能够提高催化剂 的活性与稳定性。克服了现有技术中催化剂涂层的附着力差，从而使得催化剂的活性与稳 定均较差的缺陷。
【具体实施方式】
[0026] 下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施 例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通 技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的 范围。
[0027] -方面，本发明实施例提供一种金属基底催化剂的制备方法，包括：
[0028] 将催化剂前驱体作为喷涂粉通过等离子体喷涂设备喷涂至金属基底表面形成催 化剂涂层，其中，所述催化剂前驱体由微米球颗粒组成，所述微米球颗粒具有多孔结构。
[0029] 等离子喷涂是一种材料表面强化和表面改性的技术，可以使基体表面具有耐磨、 耐蚀、耐高温氧化、电绝缘、隔热、防辐射、减磨和密封等性能。等离子喷涂技术是采用由直 流电驱动的等离子电弧作为热源，将陶瓷、合金、金属等材料加热到熔融或半熔融状态，并 以高速喷向经过预处理的工件表面而形成附着牢固的表面层的方法。
[0030] 本发明实施例提供一种金属基底催化剂的制备方法，通过将催化剂前驱体作为喷 涂粉通过等离子喷涂技术喷涂至所述金属基底表面上，所述催化剂前驱体由微米球颗粒组 成，能够形成牢固附着于所述金属基底表面的催化剂涂层，同时，由于所述微米球颗粒具有 多孔结构，因此，能够增大催化剂前驱体的比表面积，提高催化剂的吸附活性中心，从而提 高催化剂的催化活性；该制备工艺与浸渍法相比，能够提高催化剂涂层的附着力，减少脱 落，从而能够提高催化剂的活性与稳定性。克服了现有技术中催化剂涂层的附着力差，从而 使得催化剂的活性与稳定均较差的缺陷。
[0031] 其中，对所述催化剂前驱体的具体成分不做限定。所述催化剂前驱体可以为任何 含有催化活性成分的喷涂粉。
[0032] 其中，对所述催化剂前驱体的获取不做限定。
[0033] 当所述微米球颗粒可以通过商业途径获取，也可以自制获得。
[0034] 本发明的一实施例中，所述催化剂前驱体通过如下步骤制备获得：
[0035] 将含有催化活性成分的化合物、造孔剂和溶剂混合研磨制成浆液；
[0036] 对所述浆液进行喷雾造粒，并在预设温度下煅烧预设时间。
[0037] 在本发明实施例中，所述造孔剂能够将含有催化活性成分的化合物粘结起来，通 过喷雾干燥能够获得微米球颗粒，将所获得的微米球颗粒在预设温度下煅烧预设时间，粘 结部位形成孔道结构，从而能够获得多孔微米球颗粒。
[0038] 其中，所述含有催化活性成分的化合物可以仅包括贵金属化合物，也可以既包括 贵金属化合物，也包括过渡金属化合物。
[0039]其中，对所述造孔剂不做限定。
[0040]本发明的一实施例中，所述造孔剂为淀粉或/和聚乙二醇。
[0041 ]其中，对所述预设温度与预设时间不做限定。
[0042] 本发明的一实施例中，所述预设温度为400-800°C，所述预设时间为2-3h。
[0043] 其中，对所述微米球颗粒的具体结构不做限定。
[0044] 本发明的又一实施例中，所述微米球颗粒的直径为10-100微米，所述多孔结构的 孔径为 5-100nm，孔容为0?1-0?8cm3/g〇
[0045]需要说明的是，在实际应用中，所述金属基底通常具有多孔结构，有利于提高催化 剂的比表面积，增加催化活性中心，从而提高催化剂的催化活性。
[0046] 其中，对所述金属基底的具体结构不做限定。
[0047] 本发明的一实施例中，所述金属基底为金属蜂窝基底。
[0048] 其中，金属蜂窝基底是指金属基底呈蜂窝状，采用金属蜂窝基底，能够提高所述金 属基底的比表面积，从而能够提尚催化剂涂层的比表面积，提尚金属基底催化剂的催化活 性。
[0049] 其中，对所述金属蜂窝基底的蜂窝孔的具体参数不做限定。
[0050] 本发明的又一实施例中，所述金属蜂窝基底的蜂窝孔的目数为100-600,孔壁厚度 小于1mm 〇
[0051 ]其中，对所述金属蜂窝基底的蜂窝孔的深度不做限定。
[0052]本发明的一实施例中，所述金属蜂窝基底的蜂窝孔的深度为2-20mm。
[0053] 其中，对所述等离子喷涂的具体操作不做限定。
[0054] 本发明的一实施例中，所述金属蜂窝基底包括蜂窝状结构体，所述蜂窝状结构体 包括沿所述蜂窝孔的径向方向延伸的裸露表面，在喷涂过程中，将所述等离子体喷涂设备 的喷枪出口朝向所述蜂窝状结构体的裸露表面旋转喷涂，所述等离子体喷涂设备的喷涂 方向与所述蜂窝状结构体的裸露表面所在的平面之间的夹角在预设范围内连续变化。
[0055] 其中，所述蜂窝孔的径向方向是指与所述蜂窝孔的长度方向呈一夹角的方向，并 不是指严格意义上的圆形孔的径向方向。在本发明实施例中，通过边移动边喷涂的操作，能 够将喷涂粉均匀喷涂在所述金属蜂窝基底表面上，并通过连续变化喷涂角，能够使得所述 金属蜂窝基底的蜂窝孔壁上也均匀喷涂上催化剂涂层，从而能够提高催化剂涂层的均匀 性。
[0056] 其中，对所述预设范围不做限定。所述预设范围可以根据所述金属蜂窝基底的蜂 窝孔的具体分布情况进行调整，只要使得喷涂粉被均匀喷涂至所述金属蜂窝基底的蜂窝孔 壁上即可。
[0057]本发明的一实施例中，所述预设范围为30-150度。
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