专利名称：一种催化剂载体的制作方法
技术领域：
本实用新型属于催化剂领域，具体涉及一种催化剂载体。
背景技术：
比表面积是用于表征催化剂性能的重要指标之一，比表面积即是Ig催化剂或催 化剂载体的内(或外)表面积，较大的比表面积可以提高单位质量活性组分的催化效率。载 体是负载型催化剂的组成之一，催化活性组分担载在载体表面上，载体主要用于支持活性 组分，使催化剂具有特定的物理性状，比如，载体能使制成的催化剂具有合适的形状、尺寸 和机械强度，以符合工业反应器的操作要求；又如，载体可使活性组分分散在载体表面上， 获得较高的比表面积等等。在应用催化领域中，经常要求催化剂拥有较大的比表面积的同 时体积较小，以满足催化剂设置空间的限制和最大限度的发挥催化剂的作用，而较大的比 表面积与较小的体积往往不可兼得，这是影响催化剂应用的一个关键因素。
实用新型内容(一)要解决的技术问题本实用新型要解决的技术问题是在体积一定的情况下，最大化地提高催化剂的 比表面积，从而提高催化剂的使用效率。( 二 )技术方案为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种催化剂载体，所述载体由多层相 似平面体堆砌形成，所述每层相似平面体由多层相似单元框架嵌套形成，所述多层相似单 元框架的几何形状与所述每层相似平面体横截面的几何形状相似，所述每层相似单元框架 均为弹簧状螺旋结构。进一步地，所述多层相似平面体之间通过粘接、或利用含有活性组分或助催化作 用的金属丝将其钩联、支撑形成网状结构。进一步地，所述多层相似单元之间通过粘接、或利用含有活性组分或助催化作用 的金属丝将其钩联、支撑形成网状结构。进一步地，所述载体的形状为长方体、柱体、锥体、球体中的一种或几种的组合形式。进一步地，所述相似平面体的横截面形状为长方形、圆形、三角形、或椭圆形中的 一种或几种的组合形式。进一步地，所述相似单元框架的弹簧状螺旋结构的表面设置为粗糙表面，或者在 所述框架表面上设置多个孔洞。进一步地，所述相似单元框架的弹簧状螺旋结构由活性组分或所述载体上负载的 催化剂材料本身制作。(三)有益效果上述技术方案中，利用了将“体”剖成“面”，再将“面”剖成“线”，最后将“线”转换为弹簧状螺旋的材料“放大”过程，保证在不增大催化剂载体体积的情况下，尽可能的增大 其比表面积，同时，对弹簧状螺旋框架的表面通过改变粗糙度或者设置孔洞等方式，又进一 步地增大载体的比表面积，从而提高催化剂的利用率。
图Ia是本实用新型实施例的长方体状的催化剂载体的结构示意图；图Ib是本实用新型实施例的长方体状的催化剂载体的多层相似平面体的结构示 意图；图Ic是本实用新型实施例的长方体状的催化剂载体的相似单元框架的结构示意 图；图加是本实用新型实施例的椭圆柱状的催化剂载体的结构示意图；图2b是本实用新型实施例的椭圆柱状的催化剂载体的多层相似平面体的结构示 意图；图2c是本实用新型实施例的椭圆柱状的催化剂载体的相似单元框架的结构示意 图；图3是本实用新型实施例的圆台状的催化剂载体的结构示意图；图4是本实用新型实施例的圆球状的催化剂载体的结构示意图；图5是本实用新型实施例的圆锥状的催化剂载体的结构示意图；图6是本实用新型实施例的圆台状、圆球状和圆锥状的催化剂载体的多层相似平 面体的结构示意图；图7是本实用新型实施例的圆台状、圆球状和圆锥状的催化剂载体的相似单元框 架的结构示意图；图8是本实用新型实施例的相似单元框架的弹簧状螺旋结构的圈数与气态污染 物的去除率之间的关系图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式
作进一步详细描述。以下 实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。参照图Ia-Ic所示，为本实用新型实施例的长方体状的催化剂载体及其组成部分 的结构示意图。图Ia中可以看出，该长方体状的催化剂载体由多层相似的长方体堆砌形 成；图Ib中可以看出，每层相似的长方体又由多层长方形的相似单元框架嵌套形成，即多 层长方形的相似单元框架边长互不相等，逐个嵌套，形成一层所述相似的长方体；图Ic中 可以看出，每层长方形的相似单元框架为弹簧状螺旋结构；为进一步增大比表面积，该弹簧 状螺旋结构的框架表面设置为粗糙表面或设置多个孔洞。参照图2a_2c所示，为本实用新型实施例的椭圆柱状的催化剂载体及其组成部分 的结构示意图。图加中可以看出，该椭圆柱状的催化剂载体由多层相似的椭圆柱体堆砌 形成；图2b中可以看出，每层相似的椭圆柱体又由多层椭圆形的相似单元框架嵌套形成， 即多层椭圆形的相似单元框架的长轴和短轴互不相等，逐个嵌套，形成一层所述相似的椭 圆柱体；图2c中可以看出，每层椭圆形的相似单元框架为弹簧状螺旋结构；为进一步增大比表面积，该弹簧状螺旋结构的框架表面设置为粗糙表面或设置多个孔洞。参照图3-7所示，为本实用新型实施例的圆台状、圆球状和圆锥状的催化剂载体 及其组成部分的结构示意图。图3-5分别示出了圆台状、圆球状和圆锥状的催化剂载体由 多层相似的圆台状、圆球状和圆锥状的柱体堆砌形成；图6示出了每层相似的圆台状、圆球 状和圆锥状的柱体又由多层圆形的相似单元框架嵌套形成，即多层圆形的相似单元框架半 径互不相等，逐个嵌套，形成一层所述相似的圆台状、圆球状和圆锥状的柱体；图7示出了 每层圆形的相似单元框架为弹簧状螺旋结构；为进一步增大比表面积，该弹簧状螺旋结构 的边框表面设置为粗糙表面或设置多个孔洞。上述实施例中，所谓的“相似”是指所涉及的几何体或几何图形的形状是相同的， 但是具体尺寸不相同，类似于相似三角形、相似多边形等。上述实施例中，相似单元框架的弹簧状螺旋结构的圈数与气态污染物的去除率之 间的关系如图8所示，弹簧状螺旋结构的最佳圈数以实现最高去除率为准来设置。污染物 去除率随螺旋圈数的增加呈现先提高后降低的趋势，其最佳圈数由最高污染物去除率所对 应的圈数确定，这种先升高后降低的趋势是由于圈数越多，比表面积越大，但穿过其中的空 气阻力也随之增强而导致的。当需要将上述催化剂载体用于新装修房屋或污染严重的环境 中进行空气污染物净化时，可以采用针对污染物成分的催化剂材料来制作催化剂载体，并 且将催化剂载体中弹簧状螺旋结构的圈数设置为最佳圈数，以达到最高污染物去除率。因 此，根据不同的环境和目的，采用不同种类的催化剂材料制作催化剂载体，设置不同尺寸和 圈数的相似单元框架的弹簧状螺旋结构。上述各实施例的催化剂载体中，多层相似平面体之间以及多层相似单元框架之间 均可以通过粘接、采用含有活性组分，如活性碳纤维或助催化作用的金属丝将其钩联、支撑 形成网状结构。利用图1-7所述的各种几何形状的催化剂载体可以进行空气污染物净化，例如， 利用负载二氧化钛催化剂的纳米纤维制作成弹簧状螺旋结构的相似单元，通过上述嵌套、 堆砌等方式制作成能去除空气中苯及甲醛的催化剂；又如，将经处理过的贵金属(如钼、 铑、钯等)或过渡金属(如铁)制作成弹簧状螺旋结构的相似单元，通过上述嵌套、堆砌等 方式制作成能去除空气中氮氧化物的催化剂等。可将上述催化剂安装在空气净化器中以提 高空气中相关污染物的净化效果。吸附剂最常见的活性炭具有微晶结构，微晶排列完全不规则，晶体中有微孔(半 径小于20〔埃〕=10-10米)、过渡孔(半径20 1000)、大孔(半径1000 100000)，使 它具有很大的内表面，比表面积为500 1700米2/克。活性炭表面孔穴的多少决定对其对空气污染物的吸附效果，表面积越大，暴露的 空穴就越多，吸附效果就越好。因此，使用本实用新型实施例所提供的催化剂载体，能够更 加有效地实现对空气的净化，提高空气净化的速度和净化效率。由以上实施例可以看出，本实用新型实施例通过设置大比表面积、小体积的催化 剂载体由多层相似平面体堆砌形成，每层相似平面体又由多层相似单元框架嵌套形成，多 层相似单元框架的几何形状与每层相似平面体横截面的几何形状相似，每层相似单元框架 均为弹簧状螺旋结构，这样的结构形式是将“体”剖成“面”，再将“面”剖成“线”，最后将“线” 转换为螺旋逐级放大过程，以保证在不增大催化剂载体体积的情况下，尽可能的增大其比表面积；同时，在螺旋框架的表面上改变粗糙度或者设置孔洞，又进一步地增大载体的比表 面积，从而提高催化剂的利用率，使其对空气污染物净化的效果更佳。 以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技 术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改 进和替换也应视为本实用新型的保护范围。
权利要求1.一种催化剂载体，其特征在于，所述载体由多层相似平面体堆砌形成，所述每层相似 平面体由多层相似单元框架嵌套形成，所述多层相似单元框架的几何形状与所述每层相似 平面体横截面的几何形状相似，所述每层相似单元框架均为弹簧状螺旋结构。
2.如权利要求1所述的催化剂载体，其特征在于，所述多层相似平面体之间通过粘接、 或利用含有活性组分或助催化作用的金属丝将其钩联、支撑形成网状结构。
3.如权利要求1所述的催化剂载体，其特征在于，所述多层相似单元框架之间通过粘 接、或利用采用含有活性组分或助催化作用的金属丝将其钩联、支撑形成网状结构。
4.如权利要求1所述的催化剂载体，其特征在于，所述载体的形状为长方体、柱体、锥 体、球体中的一种或几种的组合形式。
5.如权利要求4所述的催化剂载体，其特征在于，所述相似平面体的横截面形状为长 方形、圆形、三角形、或椭圆形中的一种或几种的组合形式。
6.如权利要求1-5中任一项所述的催化剂载体，其特征在于，所述相似单元框架的弹 簧状螺旋结构的表面设置为粗糙表面，或者在所述框架表面上设置多个孔洞。
7.如权利要求6所述的催化剂载体，其特征在于，所述相似单元框架的弹簧状螺旋结 构由活性组分或所述载体上负载的催化剂材料本身制作。
专利摘要本实用新型属于催化剂领域，公开了一种催化剂载体，所述载体由多层相似平面体堆砌形成，所述每层相似平面体由多层相似单元框架嵌套形成，所述多层相似单元的几何形状与所述每层相似平面体横截面的几何形状相似，所述每层相似单元框架均为弹簧状螺旋结构。该催化剂载体将“体”剖成“面”，再将“面”剖成“线”，最后将“线”转换为弹簧状螺旋，以保证在不增大催化剂载体体积的情况下，尽可能的增大载体的比表面积，同时，在弹簧状螺旋框架的表面上改变粗糙度或者设置孔洞，又进一步地增大载体的比表面积，从而提高催化剂的利用率。
文档编号B01J32/00GK201912939SQ20112002894
公开日2011年8月3日 申请日期2011年1月27日 优先权日2011年1月27日
发明者刘艳菊, 杨华 申请人:北京市理化分析测试中心