一种整体式蜂窝状堇青石载体的制备方法与流程

本发明涉及一种整体式蜂窝状堇青石载体的制备方法。

背景技术：

1、整体式蜂窝状堇青石与一般的块状陶瓷相比，由于其性能稳定、低膨胀系数、高空隙比、低压力降和高几何表面积等特点，特别适合各种用途的催化剂载体，在化工、环境保护、冶金、电子、汽车等领域具有广阔的应用前景。由于堇青石蜂窝陶瓷载体表面比较光滑，比表面积很小(<1m2/g)，活性组分难以均匀地分散在载体表面上。一般都涂覆氧化铝或氧化硅涂层，来增大催化剂的比表面积。涂层一般局限于本身的孔道，严重影响了反应原料的传质，同时极易被反应杂质堵塞，进一步影响催化剂的运转周期。

2、整体式堇青石材料制备的催化剂广泛应用于氮化物、硫化物以及有机挥发性物质的脱除，催化剂失活主要原因为各种污染物中亚微米颗粒物数目众多且粒径大小不一，如碱金属、碱土金属和重金属易于富集在从几十纳米到几微米颗粒物上，沉积在催化剂表面，引起催化剂中毒及催化剂孔道堵塞，成为催化剂失活的关键影响因素。所以涂层中一般需要同时具有微孔、中孔和大孔，才能提供更多有效容尘空间，防止催化剂中毒。现有的整体式堇青石负载涂层时，一般需要涂覆多次，涂覆完进行干燥、焙烧处理，然后进行下次涂覆，最后再焙烧处理，多次焙烧过程中载体中气相会受热膨胀瞬间排出，从而造成涂层表面有较多裂纹，牢固度下降。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明提供一种整体式蜂窝状堇青石载体的制备方法。该载体涂层中具有梯级孔道分布，涂层牢固度高，制备过程简单，有利于实际工业应用。

2、本发明的整体式蜂窝状堇青石载体的制备方法，包括如下内容：

3、（1）蜂窝状堇青石基体a浸入到含有物理扩孔剂的氧化铝溶胶中进行一次涂覆，然后进行干燥，惰性气氛下焙烧，得到一次涂覆的基体b；

4、（2）将基体b浸入环氧丙烷水溶液中，在密封反应釜中进行反应，然后干燥处理，得到基体c；

5、（3）将基体c浸入到氧化铝溶胶中进行二次涂覆，然后进行干燥，在含氧气氛中焙烧处理，得到整体式蜂窝状堇青石载体。

6、本发明方法中，一次和二次涂覆完成后，采用压缩空气吹除表面及孔道内部吸附多余的溶胶或浆液，待确定孔道内部无堵塞之后，然后进行干燥，焙烧即可。

7、本发明方法中，步骤（1）含有物理扩孔剂的氧化铝溶胶中氧化铝溶胶的固含量以氧化铝计为10wt%~20wt%，物理扩孔剂为球形活性炭，直径为1~5μm，物理扩孔剂的加入量以氧化铝溶胶质量为基准为1wt%~5wt%。

8、本发明方法中，步骤（1）所述的浸渍时间为3~30分钟，含有物理扩孔剂的氧化铝溶胶的加入量需能浸没蜂窝状堇青石基体a。

9、本发明方法中，步骤（1）所述的干燥温度为100-160℃，干燥时间为2-10小时，所述的焙烧温度为450-650℃，焙烧时间为4-10小时；所述的惰性气氛为氮气和/或惰性气体，优选氮气。

10、本发明方法中，步骤（2）所述的环氧丙烷水溶液质量百分比浓度为2.5%-12%，优选4%-8%，环氧丙烷水溶液用量与基体b的质量比为3：1-10：1，优选4：1-8：1。

11、本发明方法中，步骤（2）所述的反应首先在60-100℃反应1-4小时，然后升温至110-180℃，优选120-160℃，处理时间为4-8小时，反应压力为自生压力。

12、本发明方法中，步骤（2）所述的干燥温度为100-140℃，干燥时间4-10小时。

13、本发明方法中，步骤（3）所述的氧化铝溶胶同步骤（1）相同，只是没有加入物理扩孔剂。

14、本发明方法中，步骤（3）所述的二次涂覆的浸渍时间为3~30分钟，氧化铝溶胶的加入量需能浸没基体c。

15、本发明方法中，步骤（3）所述的干燥温度为100-160℃，干燥时间4-20小时。所述的焙烧温度为400-750℃，焙烧时间为4-10小时；焙烧在含氧气氛中，优选空气气氛中进行。

16、本发明的整体式蜂窝状堇青石载体在选择性催化还原、催化氧化、加氢反应以及脱氢反应中应用。

17、本发明与现有技术相比具有以下优点：

18、首先将蜂窝状堇青石基体上涂覆一层含物理扩孔剂（微米级球形活性炭）的溶胶，惰性气氛下焙烧，涂层中保留扩孔剂；然后进入环氧丙烷水溶液中进行反应，使得涂层表面生长蠕虫状拟薄水铝石，蠕虫状拟薄水铝石堆积形成几十至几百纳米的孔道，水热过程中进一步增强了与涂层之间的相互作用，提高了涂层的稳定性，干燥处理后的涂层进行二次涂覆，蠕虫状拟薄水铝石与氧化铝溶胶结合紧密，保证了二次涂覆的涂层上量及结合度，然后再次通过焙烧除去扩孔剂，得到具有丰富纳米至微米级球腔孔的涂层，使蜂窝状堇青石具有优异的通透性和较高的容杂质能力。

技术特征：

1.一种整体式蜂窝状堇青石载体的制备方法，其特征在于包括如下内容：（1）蜂窝状堇青石基体a浸入到含有物理扩孔剂的氧化铝溶胶中进行一次涂覆，然后进行干燥，惰性气氛下焙烧，得到一次涂覆的基体b；（2）将基体b浸入环氧丙烷水溶液中，在密封反应釜中进行反应，然后干燥处理，得到基体c；（3）将基体c浸入到氧化铝溶胶中进行二次涂覆，然后进行干燥，在含氧气氛中焙烧处理，得到整体式蜂窝状堇青石载体。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：一次和二次涂覆完成后，采用压缩空气吹除表面及孔道内部吸附多余的溶胶或浆液，待确定孔道内部无堵塞之后，然后进行干燥，焙烧即可。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤（1）含有物理扩孔剂的氧化铝溶胶中氧化铝溶胶的固含量以氧化铝计为10wt%~20wt%，物理扩孔剂为球形活性炭，直径为1~5μm，物理扩孔剂的加入量以氧化铝溶胶质量为基准为1wt%~5wt%。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤（1）所述的干燥温度为100-160℃，干燥时间为2-10小时；所述的焙烧温度为450-650℃，焙烧时间为4-10小时；所述的惰性气氛为氮气和/或惰性气体，优选氮气。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤（2）所述的环氧丙烷水溶液质量百分比浓度为2.5%-12%，优选4%-8%，环氧丙烷水溶液用量与基体b的质量比为3：1-10：1，优选4：1-8：1。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤（2）所述的反应首先在60-100℃反应1-4小时，然后升温至110-180℃，优选120-160℃，处理时间为4-8小时，反应压力为自生压力。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤（2）所述的干燥温度为100-140℃，干燥时间4-10小时。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤（3）所述的二次涂覆的浸渍时间为3~30分钟，氧化铝溶胶的加入量需能浸没基体c。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤（3）所述的干燥温度为100-160℃，干燥时间4-20小时；所述的焙烧温度为400-750℃，焙烧时间为4-10小时。

10.根据权利要求1~9任一方法制备的整体式蜂窝状堇青石载体在选择性催化还原、催化氧化、加氢反应以及脱氢反应中的应用。

技术总结本发明公开了一种整体式蜂窝状堇青石载体的制备方法，包括如下内容：（1）蜂窝状堇青石基体A浸入到含有物理扩孔剂的氧化铝溶胶中进行一次涂覆，然后进行干燥，惰性气氛下焙烧，得到一次涂覆的基体B；（2）将基体B浸入环氧丙烷水溶液中，在密封反应釜中进行反应，然后干燥处理，得到基体C；（3）将基体C浸入到氧化铝溶胶中进行二次涂覆，然后进行干燥，在含氧气氛中焙烧处理，得到整体式蜂窝状堇青石载体。载体涂层中具有梯级孔道分布，涂层牢固度高，制备过程简单，有利于实际工业应用。技术研发人员：刘淑鹤,刘思佳,汪鹏,王宽岭,刘世达受保护的技术使用者：中国石油化工股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/11/4