一種毛細(xì)管式催化劑的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種毛細(xì)管式催化劑，所述的催化劑外觀為圓柱體或長(zhǎng)方體，內(nèi)部包括單根圓形毛細(xì)玻璃管組成的毛細(xì)玻璃管束，和填充于單根圓形毛細(xì)玻璃管之間空隙的膠狀物質(zhì)，所述的單根圓形毛細(xì)玻璃管內(nèi)壁設(shè)有兩個(gè)涂層，由內(nèi)壁向中心分別為BaTiO3涂層、Pt/TiO2涂層。本實(shí)用新型所述的毛細(xì)管式催化劑具有通孔，直徑0.1~0.5mm，空氣阻力小，催化活性好。
【專利說(shuō)明】
一種毛細(xì)管式催化劑
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及一種催化劑結(jié)構(gòu)，尤其是一種毛細(xì)管式催化劑。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，用于消除甲醛的各種空氣凈化器主要采用活性炭為吸附劑，此種方法較為簡(jiǎn)單，但因?yàn)榧兹┑姆悬c(diǎn)較低(_20°C )且分子具有較強(qiáng)的極性，所以在室溫下氣態(tài)甲醛在表面為非極性或者弱極性活性炭等材料上的吸附一般較弱，因此在實(shí)際應(yīng)用中通常需要對(duì)這些多孔物質(zhì)進(jìn)行改性，以提高其吸附能力。然而，無(wú)論物理吸附還是化學(xué)吸附都不能得到滿意的效果，因?yàn)楫?dāng)吸附和脫附達(dá)到平衡時(shí)(即吸附飽和時(shí))，吸附劑就會(huì)失效或需要再生。而公認(rèn)的較為理想的甲醛消除方法是采用催化氧化技術(shù)使甲醛在低溫下氧化分解為無(wú)害的H2O和CO2，該法高效、環(huán)保，能從根本上消除甲醛污染。
[0003]目前該類型的催化劑主要是涂覆在分子篩或多孔陶瓷材料的外表面，這樣的催化劑孔隙小，風(fēng)阻大，失活后內(nèi)部孔道催化劑很難再生。如在中國(guó)發(fā)明專利CN 1321722C中報(bào)道了采用多孔陶瓷為載體，以稀土氧化物為涂層，再負(fù)載少量的貴金屬成分的催化劑可實(shí)現(xiàn)低濃度甲醛(0.4ppm)100%轉(zhuǎn)化，但該催化劑不適用于高濃度甲醛催化氧化消除。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]本實(shí)用新型所要解決的問(wèn)題是克服現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，嘗試提供一種毛細(xì)管式催化劑。
[0005]現(xiàn)有催化劑的缺點(diǎn)包括:催化劑小球3?5mm，密集后，風(fēng)阻較大，能耗大;催化劑失活后，再生困難，需要取出催化劑進(jìn)行高溫還原處理。本實(shí)用新型的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的這些不足之處而提供一種毛細(xì)管柱式催化劑，該催化劑采用玻璃毛細(xì)管為載體，毛細(xì)管內(nèi)壁涂覆有高介電常數(shù)材料鈦酸鋇，和PVT12催化劑，從而獲得具有室溫分解甲醛氣體為二氧化碳及水的毛細(xì)管柱式可等離子再生催化劑，該催化劑具有通孔，風(fēng)阻小，放入等離子區(qū)域進(jìn)行快速再生，從而解決了現(xiàn)有催化劑的技術(shù)缺陷。
[0006]本實(shí)用新型巧妙地借助玻璃毛細(xì)管的結(jié)構(gòu)，在管壁上設(shè)置兩個(gè)涂層:BaT13涂層和Pt/Ti02催化劑涂層。前者作用在于增強(qiáng)等離子區(qū)域的強(qiáng)度，也使整個(gè)結(jié)構(gòu)內(nèi)充滿等離子，從而快速將有機(jī)氣體分解完全;后者用于催化甲醛分解。
[0007]本實(shí)用新型所述的毛細(xì)管式催化劑，所使用的玻璃毛細(xì)管是由普通的單根玻璃毛細(xì)管捆綁成束而成，使用耐高溫膠水(能夠適應(yīng)400攝氏度)，單根玻璃毛細(xì)管彼此之間通過(guò)膠合作用連接在一起。所使用的單根玻璃毛細(xì)管的根數(shù)為100-1000根，根數(shù)低于100催化效果不佳，根數(shù)越多，催化劑的相應(yīng)表面積越大，效果越好，根數(shù)高于1000則操作難度大，不僅難于捆綁，而且難于涂覆均勻。若所需要的催化劑量較大，可以將本實(shí)用新型所制備的單份催化劑組合，獲得所需的大面積產(chǎn)品。
[0008]本實(shí)用新型所使用的單根圓形毛細(xì)玻璃管可以對(duì)稱分布，也可以不對(duì)稱，取決于本實(shí)用新型所述的毛細(xì)管式催化劑的運(yùn)用場(chǎng)合和設(shè)計(jì)外型需求。一般要求其孔徑在0.2?2mm，孔徑過(guò)細(xì)風(fēng)阻過(guò)大，孔徑過(guò)大催化劑與空氣的接觸面積下降，轉(zhuǎn)化率下降。
[0009]本實(shí)用新型所述的毛細(xì)管式催化劑，其中的的BaT13涂層厚度為20?50um，這是因?yàn)锽aT13的厚度較薄會(huì)出現(xiàn)涂覆不均勻，局部可能過(guò)薄，對(duì)等離子增強(qiáng)較弱;過(guò)厚會(huì)導(dǎo)致膜層開裂，掉落，故以20?50um為宜。而Pt/Ti02涂層厚度為10?20um，是因?yàn)镻t/Ti02的厚度與成本掛鉤，過(guò)薄會(huì)影響催化劑性能，過(guò)厚成本過(guò)高，故以10?20um為宜。
[0010]本實(shí)用新型所述的毛細(xì)管式催化劑制備方法如下:
[0011]1.納米BaTi03溶膠的制備
[0012](I)將納米BaTi03與水，按1/4的質(zhì)量比進(jìn)行混合，添加總重0.3%的BYKl 10分散劑，以及總重I %的硅烷偶聯(lián)劑KH550。
[0013](2)進(jìn)行機(jī)械混合I小時(shí)后，細(xì)胞粉碎超聲10分鐘。
[0014]2.納米Pt/Ti02溶膠的制備
[0015](I)將納米Pt/Ti02與乙醇，按1/8的質(zhì)量比進(jìn)行混合，添加總重0.3%的BYKllO分散劑。
[0016](2)進(jìn)行機(jī)械混合I小時(shí)后，細(xì)胞粉碎超聲10分鐘。
[0017]3.涂覆BaT13的方法
[0018]采用浸漬提拉法，將酸活化后的玻璃毛細(xì)管，浸入到納米BaT13溶膠，進(jìn)行脫氣超聲，然后用lOcm/min的速度將毛細(xì)管提拉，并用100攝氏度烘烤20分鐘，反覆進(jìn)行2次，然后進(jìn)行高溫300攝氏度燒結(jié)固化3小時(shí)。
[0019]4.涂覆Pt/Ti02的方法
[0020]采用浸漬提拉法，將已涂覆BaT13的毛細(xì)管，浸入到納米Pt/Ti02溶膠，進(jìn)行脫氣超聲，然后用lOcm/min的速度將毛細(xì)管提拉，并用100攝氏度真空烘烤10分鐘，真空度為lOOPa，反覆進(jìn)行3次，然后300攝氏度高溫還原3小時(shí)(通入氮?dú)浠旌蠚怏w，其中含10%體積的氫氣)。
[0021 ]具體方案如下:
[0022]—種毛細(xì)管式催化劑，所述的催化劑外觀為圓柱體或長(zhǎng)方體，內(nèi)部包括單根圓形毛細(xì)玻璃管組成的毛細(xì)玻璃管束，和填充于單根圓形毛細(xì)玻璃管之間空隙的膠狀物質(zhì)，所述的單根圓形毛細(xì)玻璃管內(nèi)壁設(shè)有兩個(gè)涂層，由內(nèi)壁向中心分別為BaT13涂層、Pt/Ti02涂層。
[0023]進(jìn)一步的，所述的圓柱體外徑為5?1cm;
[0024]任選的，所述的長(zhǎng)方體的邊長(zhǎng)為5?20cm。
[0025]進(jìn)一步的，所述的單根圓形毛細(xì)玻璃管的管徑為0.2?2_。
[0026]進(jìn)一步的，所述的毛細(xì)管式催化劑包含的單根圓形毛細(xì)玻璃管的根數(shù)為100-1000根。
[0027]進(jìn)一步的，所述的BaT13涂層厚度為20?50um。
[0028]進(jìn)一步的，所述的Pt/Ti02涂層厚度為10?20um。
[0029]有益效果:本實(shí)用新型所述的毛細(xì)管式催化劑具有通孔，直徑0.1?0.5mm，空氣阻力小，催化活性好；當(dāng)催化劑因?yàn)榻Y(jié)焦或及有機(jī)氣體吸附，而失去活性時(shí)，可以將催化劑放入等離子區(qū)域進(jìn)行快速再生，耗時(shí)10?30分鐘即可完全再生;該催化劑使用高介電鈦酸鋇作為基底涂層，可以增強(qiáng)等離子區(qū)域的強(qiáng)度，也使整個(gè)結(jié)構(gòu)內(nèi)充滿等離子，快速將有機(jī)氣體分解完全。
【附圖說(shuō)明】
[0030]圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例1提供的單根圓形毛細(xì)玻璃管示意圖；
[0031]圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例1提供的毛細(xì)管式催化劑截面示意圖；
[0032]圖3是本實(shí)用新型實(shí)施例2提供的毛細(xì)管式催化劑截面示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0033]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型技術(shù)方案作進(jìn)一步闡述，本實(shí)施方式可具有不同的形式并且不應(yīng)被理解為限于在此闡述的說(shuō)明。文中相同的附圖標(biāo)記始終代表相同的元件，相似的附圖標(biāo)記代表相似的元件。
[0034]實(shí)施例1
[0035]—種毛細(xì)管式催化劑，其包含的單根圓形毛細(xì)玻璃管的根數(shù)為200根，單根圓形毛細(xì)玻璃管的示意圖如圖1，該單根圓形毛細(xì)玻璃管內(nèi)壁設(shè)有兩個(gè)涂層，由內(nèi)壁向中心分別為BaT13涂層3、Pt/Ti02涂層2，1為毛細(xì)玻璃管內(nèi)空心，其中8&1^03涂層厚度為3011111，？^1102涂層厚度為15um，毛細(xì)玻璃管的管徑為1mm。
[0036]所述的毛細(xì)管式催化劑外觀為圓柱體，其截面示意圖如圖2，內(nèi)包括由單根圓形毛細(xì)玻璃管4呈對(duì)稱分布組成的毛細(xì)玻璃管束(只示出部分單根圓形毛細(xì)玻璃管)，和填充于單根圓形毛細(xì)玻璃管之間空隙的膠狀物質(zhì)5，該膠裝物質(zhì)耐高溫，旨在連接單根圓形毛細(xì)玻璃管。
[0037]本實(shí)施例只是示例性的，本實(shí)用新型并不限于此種結(jié)構(gòu)，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該想至IJ，該毛細(xì)管式催化劑所包含的單根圓形毛細(xì)玻璃管的根數(shù)還可以為其它數(shù)目，如500根。
[0038]實(shí)施例2
[0039]本實(shí)施例與實(shí)施例1基本相同，不同之處在于，該毛細(xì)管式催化劑外觀為長(zhǎng)方體，長(zhǎng)方體的長(zhǎng)、寬、高分別為10cm、8cm、5cm，其截面示意圖如圖3所示，圖中4為單根圓形毛細(xì)玻璃管(只示出部分單根圓形毛細(xì)玻璃管)，呈對(duì)稱分布，5為膠狀物質(zhì)，該膠裝物質(zhì)耐高溫，旨在連接單根圓形毛細(xì)玻璃管。
[0040]該毛細(xì)管式催化劑中的BaT13涂層厚度為50um，Pt/Ti02涂層厚度為20um，毛細(xì)玻璃管的管徑為2mm。
[0041 ] 實(shí)施例3
[0042]本實(shí)施例與實(shí)施例1基本相同，不同之處在于，該毛細(xì)管式催化劑外觀為長(zhǎng)方體，其中的單根圓形毛細(xì)玻璃管，呈非對(duì)稱分布，長(zhǎng)方體的長(zhǎng)、寬、高分別為20cm、5cm、1cm0
[0043]該毛細(xì)管式催化劑中的BaT13涂層厚度為20um，Pt/Ti02涂層厚度為10um，毛細(xì)玻璃管的管徑為0.2mm。
[0044]實(shí)施例4
[0045]將實(shí)施例1中的毛細(xì)管式催化劑用于甲醛凈化試驗(yàn)，0.3克催化劑(不含玻璃毛細(xì)管的重量)連續(xù)使用7天，在500ppm的甲醛濃度下，空速20000h-l，甲醛礦化率(礦化指甲醛轉(zhuǎn)換為二氧化碳)為97%以上，表明所制備的催化劑具有良好的催化活性。
[0046]當(dāng)催化劑因?yàn)榻Y(jié)焦或及有機(jī)氣體吸附，而失去活性時(shí)，可以將催化劑放入等離子區(qū)域進(jìn)行快速再生，耗時(shí)1?30分鐘即可完全再生。
[0047]盡管上面已經(jīng)示出和描述了本實(shí)用新型的實(shí)施例，可以理解的是，上述實(shí)施例是示例性的，不能理解為對(duì)本實(shí)用新型的限制，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在不脫離本實(shí)用新型的原理和宗旨的情況下在本實(shí)用新型的范圍內(nèi)可以對(duì)上述實(shí)施例進(jìn)行變化、修改、替換和變型。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種毛細(xì)管式催化劑，其特征在于:所述的催化劑外觀為圓柱體或長(zhǎng)方體，內(nèi)部包括單根圓形毛細(xì)玻璃管組成的毛細(xì)玻璃管束，和填充于單根圓形毛細(xì)玻璃管之間空隙的膠狀物質(zhì)，所述的單根圓形毛細(xì)玻璃管內(nèi)壁設(shè)有兩個(gè)涂層，由內(nèi)壁向中心分別為BaT13涂層、Pt/Ti02 涂層。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的毛細(xì)管式催化劑，其特征在于:所述的圓柱體外徑為5?1cm; 任選的，所述的長(zhǎng)方體的邊長(zhǎng)為5?20cm。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的毛細(xì)管式催化劑，其特征在于:所述的單根圓形毛細(xì)玻璃管的管徑為0.2?2mm。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的毛細(xì)管式催化劑，其特征在于:所述的毛細(xì)管式催化劑包含的單根圓形毛細(xì)玻璃管的根數(shù)為100-1000根。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的毛細(xì)管式催化劑，其特征在于:所述的BaT13涂層厚度為20?50umo6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的毛細(xì)管式催化劑，其特征在于:所述的PVT12涂層厚度為10?20um。
【文檔編號(hào)】B01J35/02GK205672921SQ201620536562
【公開日】2016年11月9日
【申請(qǐng)日】2016年6月3日 公開號(hào)201620536562.2, CN 201620536562, CN 205672921 U, CN 205672921U, CN-U-205672921, CN201620536562, CN201620536562.2, CN205672921 U, CN205672921U
【發(fā)明人】吳子豹
【申請(qǐng)人】吳子豹