一种用于提高纳米氧化铈催化剂高活性暴露面比例的高压强对顶压砧装置的制作方法

本实用新型属于催化剂处理技术领域，尤其涉及一种用于提高纳米氧化铈催化剂高活性暴露面比例的高压强对顶压砧装置。

背景技术：

氧化铈是一种淡黄或黄褐色助粉末。密度7.13g/cm³。熔点2397℃。不溶于水和碱，微溶于酸。在2000℃温度和15mpa压力下，可用氢还原氧化铈得到三氧化二铈，温度游离在2000℃间，压力游离在5mpa压力时，氧化铈呈微黄略带红色，还有粉红色，其性能是做抛光材料、催化剂、催化剂载体(助剂)、紫外线吸收剂、燃料电池电解质、汽车尾气吸收剂、电子陶瓷等。

目前，工业界广泛使用氧化铈催化剂，其中大多为纳米尺寸氧化铈。这些氧化铈催化剂在催化领域应用广泛，其不同暴露面的催化活性差异显著：纳米氧化铈的暴露面多为最稳定的{111}面，但氧化铈高活性的暴露面为{110}或{100}面。因此，利用各种物理、化学装置，增加纳米氧化铈催化剂的{110}或{100}暴露面的比例，近年来成为业界技术热点。

另外，中国专利公开号为cn109142073a，发明创造名称为一种金刚石对顶砧装置。该装置包括压机圆筒上模和压机活塞下模；压机圆筒上模的侧壁上设有多个上托翼，上托翼上轴向贯穿开设有上加压螺丝孔；压机活塞下模的侧壁上设有与上托翼一一对应的下托翼，下托翼上轴向贯穿开设有与上加压螺丝孔一一对应的下加压螺丝孔；压机圆筒上模和压机活塞下模上均轴向贯穿开设有第一锥形孔，每个第一锥形孔的锥顶均嵌设有金刚石压砧；压机圆筒上模的侧壁上设有两个相对设置的上半锥形孔，压机活塞下模的侧壁上设有与上半锥形孔一一对应的下半锥形孔，每个上半锥形孔与对应的下半锥形孔围设形成通向金刚石压砧的第二锥形孔。

但是现有的氧化铈催化剂对顶压砧装置还存在着暴露面比例较低导致氧化铈催化剂催化性能较差的问题。

有鉴于此，发明一种用于提高纳米氧化铈催化剂高活性暴露面比例的高压强对顶压砧装置是非常必要的。

技术实现要素：

为了解决上述技术问题，本实用新型提供一种用于提高纳米氧化铈催化剂高活性暴露面比例的高压强对顶压砧装置，以解决现有的氧化铈催化剂对顶压砧装置暴露面比例较低导致氧化铈催化剂催化性能较差的问题。一种用于提高纳米氧化铈催化剂高活性暴露面比例的高压强对顶压砧装置，包括支撑柜、上部对顶压砧头、下部对顶压砧头、支撑脚座、对顶压砧砧头夹具盘结构、催化剂垫片结构、液压机连接夹具结构、上部防护箱、上部气动液压机、下部气动液压机、支撑板、控制箱、触控屏、中央处理器、电源开关和探测线，所述的上部对顶压砧头和下部对顶压砧头分别安装在对顶压砧砧头夹具盘结构内；所述的支撑脚座分别螺纹连接在支撑柜的下表面四角位置；所述的对顶压砧砧头夹具盘结构安装在液压机连接夹具结构上；所述的催化剂垫片结构安装在上部防护箱的内壁后表面中间位置；所述的液压机连接夹具结构分别安装在上部气动液压机和下部气动液压机的输出端；所述的上部防护箱螺栓连接在支撑柜的上表面中间位置；

所述的上部气动液压机分别螺栓连接在上部防护箱的内部上表面左右两侧位置；所述的下部气动液压机分别螺栓连接在支撑板的上表面左右两侧位置；所述的支撑板横向螺栓连接在支撑柜的内部后表面上部中间位置；所述的控制箱螺钉连接在上部防护箱的右侧中间位置；所述的触控屏镶嵌在控制箱的正表面上部中间位置；所述的中央处理器镶嵌在控制箱的内部中间位置；所述的电源开关镶嵌在控制箱的正表面中间位置；

所述的对顶压砧砧头夹具盘结构包括夹具盘体、顶紧螺栓、液压机连接孔、砧头卡槽、顶紧盘和射线穿孔，所述的顶紧螺栓分别螺纹连接在夹具盘体的外侧四角位置；所述的液压机连接孔分别开设在夹具盘体的内壁外侧四角位置；所述的砧头卡槽开设在夹具盘体的内部中间位置；所述的射线穿孔开设在夹具盘体的内部中间位置并位于砧头卡槽的内部中间位置；所述的顶紧盘螺钉连接在顶紧螺栓的顶端。

优选的，所述的催化剂垫片结构包括合金垫片、通孔、氧化铈催化剂主体和红宝石颗粒，所述的通孔开设在合金垫片的中间位置；所述的氧化铈催化剂主体和红宝石颗粒填充在合金垫片的内部。

优选的，所述的液压机连接夹具结构包括连接夹具盘、连接套管、锁紧螺栓、支撑螺杆和夹紧螺母，所述的连接套管分别螺钉连接在连接夹具盘的上表面左右两侧位置；所述的锁紧螺栓螺纹连接在连接套管的正表面；所述的支撑螺杆分别螺纹连接在连接夹具盘的下表面四角位置；所述的夹紧螺母螺纹连接在支撑螺杆的外表面。

优选的，所述的上部对顶压砧头和下部对顶压砧头分别采用具有平头的锥形的单晶碳化硅砧头或烧结金刚石砧头；所述的上部对顶压砧头和下部对顶压砧头的平面直径设置在一厘米至十厘米。

优选的，所述的上部对顶压砧头和下部对顶压砧头的最高压强可达到20gpa。

优选的，所述的合金垫片具体采用钛铝合金片。

优选的，所述的上部气动液压机和下部气动液压机的施加精度为0.3gpa。

优选的，所述的支撑柜具体采用长方形的不锈钢柜；所述的支撑柜的正表面铰链合页连接有不锈钢柜门。

优选的，所述的连接套管分别套接在上部气动液压机和下部气动液压机的输出端并用锁紧螺栓顶紧固定。

优选的，所述的支撑螺杆与液压机连接孔一一对应设置；所述的支撑螺杆贯穿液压机连接孔；所述的一个夹紧螺母和另一个夹紧螺母分别夹紧在夹具盘体的上表面和下表面。

优选的，所述的上部对顶压砧头和下部对顶压砧头相对设置；所述的上部对顶压砧头和下部对顶压砧头分别卡接在砧头卡槽内。

优选的，所述的触控屏，电源开关，上部气动液压机和下部气动液压机分别电性连接中央处理器。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：通过触控屏和中央处理器控制上部气动液压机和下部气动液压机设定高压施加，对纳米氧化铈催化剂进行特定高压强下(利用红宝石标样定压)的小幅增、减压循环，循环次数为100-1000次量级，即可通过可控地引入碎裂，有效增加{100}或{110}高活性暴露面的比例，提高氧化铈催化剂催化性能。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是本实用新型的射线照射的示意图；

图3是本实用新型的对顶压砧砧头夹具盘结构的结构示意图；

图4是本实用新型的催化剂垫片结构的结构示意图；

图5是本实用新型的液压机连接夹具结构的结构示意图；

图6是本实用新型的电气接线示意图。

图中：

1、支撑柜；2、上部对顶压砧头；3、下部对顶压砧头；4、支撑脚座；5、对顶压砧砧头夹具盘结构；51、夹具盘体；52、顶紧螺栓；53、液压机连接孔；54、砧头卡槽；55、顶紧盘；56、射线穿孔；6、催化剂垫片结构；61、合金垫片；62、通孔；63、氧化铈催化剂主体；64、红宝石颗粒；7、液压机连接夹具结构；71、连接夹具盘；72、连接套管；73、锁紧螺栓；74、支撑螺杆；75、夹紧螺母；8、上部防护箱；9、上部气动液压机；10、下部气动液压机；11、支撑板；12、控制箱；13、触控屏；14、中央处理器；15、电源开关；16、探测线。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型做进一步描述：

实施例：

如附图1至附图3所示，本实用新型提供一种用于提高纳米氧化铈催化剂高活性暴露面比例的高压强对顶压砧装置，包括支撑柜1、上部对顶压砧头2、下部对顶压砧头3、支撑脚座4、对顶压砧砧头夹具盘结构5、催化剂垫片结构6、液压机连接夹具结构7、上部防护箱8、上部气动液压机9、下部气动液压机10、支撑板11、控制箱12、触控屏13、中央处理器14、电源开关15和探测线16，所述的上部对顶压砧头2和下部对顶压砧头3分别安装在对顶压砧砧头夹具盘结构5内；所述的支撑脚座4分别螺纹连接在支撑柜1的下表面四角位置；所述的对顶压砧砧头夹具盘结构5安装在液压机连接夹具结构7上；所述的催化剂垫片结构6安装在上部防护箱8的内壁后表面中间位置；所述的液压机连接夹具结构7分别安装在上部气动液压机9和下部气动液压机10的输出端；所述的上部防护箱8螺栓连接在支撑柜1的上表面中间位置；

所述的上部气动液压机9分别螺栓连接在上部防护箱8的内部上表面左右两侧位置；所述的下部气动液压机10分别螺栓连接在支撑板11的上表面左右两侧位置；所述的支撑板11横向螺栓连接在支撑柜1的内部后表面上部中间位置；所述的控制箱12螺钉连接在上部防护箱8的右侧中间位置；所述的触控屏13镶嵌在控制箱12的正表面上部中间位置；所述的中央处理器14镶嵌在控制箱12的内部中间位置；所述的电源开关15镶嵌在控制箱12的正表面中间位置；

所述的对顶压砧砧头夹具盘结构5包括夹具盘体51、顶紧螺栓52、液压机连接孔53、砧头卡槽54、顶紧盘55和射线穿孔56，所述的顶紧螺栓52分别螺纹连接在夹具盘体51的外侧四角位置；所述的液压机连接孔53分别开设在夹具盘体51的内壁外侧四角位置；所述的砧头卡槽54开设在夹具盘体51的内部中间位置；所述的射线穿孔56开设在夹具盘体51的内部中间位置并位于砧头卡槽54的内部中间位置；所述的顶紧盘55螺钉连接在顶紧螺栓52的顶端。

如附图4所示，本实施方案中，具体的，所述的催化剂垫片结构6包括合金垫片61、通孔62、氧化铈催化剂主体63和红宝石颗粒64，所述的通孔62开设在合金垫片61的中间位置；所述的氧化铈催化剂主体63和红宝石颗粒64填充在合金垫片61的内部。

如附图5所示，本实施方案中，具体的，所述的液压机连接夹具结构7包括连接夹具盘71、连接套管72、锁紧螺栓73、支撑螺杆74和夹紧螺母75，所述的连接套管72分别螺钉连接在连接夹具盘71的上表面左右两侧位置；所述的锁紧螺栓73螺纹连接在连接套管72的正表面；所述的支撑螺杆74分别螺纹连接在连接夹具盘71的下表面四角位置；所述的夹紧螺母75螺纹连接在支撑螺杆74的外表面。

本实施方案中，具体的，所述的上部对顶压砧头2和下部对顶压砧头3分别采用具有平头的锥形的单晶碳化硅砧头或烧结金刚石砧头；所述的上部对顶压砧头2和下部对顶压砧头3的平面直径设置在一厘米至十厘米。

本实施方案中，具体的，所述的上部对顶压砧头2和下部对顶压砧头3的最高压强可达到20gpa。

本实施方案中，具体的，所述的合金垫片61具体采用钛铝合金片。

本实施方案中，具体的，所述的上部气动液压机9和下部气动液压机10的施加精度为0.3gpa。

本实施方案中，具体的，所述的支撑柜1具体采用长方形的不锈钢柜；所述的支撑柜1的正表面铰链合页连接有不锈钢柜门。

本实施方案中，具体的，所述的连接套管72分别套接在上部气动液压机9和下部气动液压机10的输出端并用锁紧螺栓73顶紧固定。

本实施方案中，具体的，所述的支撑螺杆74与液压机连接孔53一一对应设置；所述的支撑螺杆74贯穿液压机连接孔53；所述的一个夹紧螺母75和另一个夹紧螺母75分别夹紧在夹具盘体51的上表面和下表面。

本实施方案中，具体的，所述的上部对顶压砧头2和下部对顶压砧头3相对设置；所述的上部对顶压砧头2和下部对顶压砧头3分别卡接在砧头卡槽54内。

本实施方案中，具体的，所述的触控屏13，电源开关15，上部气动液压机9和下部气动液压机10分别电性连接中央处理器14。

本实施方案中，具体的，所述的触控屏13具体采用型号为lt-320的触控屏；所述的电源开关15具体采用型号为kcd-11的开关；所述的上部气动液压机9和下部气动液压机10分别采用型号为hj-z50a6的液压机；所述的中央处理器14具体采用型号为i58400的处理器。

工作原理

本实用新型在使用时，将初始平均粒径在80nm的纳米氧化铈颗粒(广泛使用的纳米氧化铈催化剂，其中主要暴露面为{111})放置在合金垫片61内，对于具有特定粒径的纳米氧化铈，在特定压强下(可通过理论计算获得该压强值；对于10-100nm量级的纳米氧化铈，该压强数值为3-20gpa)，可以可控地引入以{110}或{100}高催化活性表面为主的碎裂，从而增加高活性暴露面比例。通过探测线16进行照射进行压强值的分析，通过电源开关15启动该装置，操控触控屏13进行控制上部气动液压机9的下降和下部气动液压机10的上升，进行高压施加，保压压强在15gpa的高压强下(利用红宝石标样定压)，小幅增、减压(正负0.5gpa)200个循环；最后，过高压处理的氧化铈催化剂，置于乙醇中(两倍于催化剂体积)超声分散半小时，过滤取出，自然晾干，通过对该催化剂进行催化效率测试，相较于处理前样品，处理后样品中的催化效率提升了15％。该催化效率的提高明显高于单纯进一步球磨(可减小粒径)处理的催化效率提升(约5％)。

利用本实用新型所述的技术方案，或本领域的技术人员在本实用新型技术方案的启发下，设计出类似的技术方案，而达到上述技术效果的，均是落入本实用新型的保护范围。