[发明专利]利用凹凸棒制备孔隙度可调的网眼陶瓷催化剂载体的方法

说明书

本发明涉及一种利用凹凸棒制备孔隙度可调的网眼陶瓷催化剂载体的方法，将固含量为40%的盐酸活化的凹凸棒石、质量浓度为5~20%的表面活性剂溶液、质量浓度为15%的磷酸铝溶胶经机械搅拌至均匀后，加入气相二氧化硅微球，混匀，即得混合浆料；然后，将所述混合浆料浇注至模具中固化成型，于室温下自然晾干，最后经干燥、煅烧后即得孔隙度可调的网眼陶瓷催化剂载体。本发明工艺简单，操作易于控制，无需二次烧结，便可制备多孔、收缩率低以及高强度的催化剂载体材料。

技术领域

本发明涉及催化剂载体制备技术领域，尤其涉及利用凹凸棒制备孔隙度可调的网眼陶瓷催化剂载体的方法。

背景技术

凹凸棒土，又称坡缕石，是一种链层状结构的含水镁铝硅酸盐黏土矿物，具有独特的晶体结构和理化性能，在其结构中存在晶格置换，帮晶体中含有不定量的Na⁺、Ca²⁺、Fe³⁺、Al³⁺，晶体呈针状、纤维状或纤维集合状。凹凸棒土具有独特的分散、耐高温、抗盐碱等良好的胶体性质和较高的吸附脱色能力。在环境保护、化工、轻工、农林、建材等多个领域均有极其广泛的应用。此外，结构单元中所含有的Mg²⁺、A1³⁺离子很容易被其他金属离子交换。层结构中的结构羟基基团可形成Bronst酸位点，而暴露的Al³⁺离子则形成Lewis酸位点，因此，凹土具有一定的酸性；同时，凹凸棒石黏土对有机物具有一定的吸附能力，还具有大的比表面积、可观的微孔和热稳定性，因此是许多多相催化反应潜在的催化剂，也是许多催化剂的优良载体。

将凹凸棒土经过酸处理后，其表面Lewis酸增加，有利于丰富孔道、高比表面积和强吸附特性的多孔矿物可实现水及空气中污染物的靶向富集；在载体引入的凹凸棒石具有膨胀均匀、热震稳定性好、硬度大、化学稳定性好等性质，而二氧化硅具有耐磨性好、化学性能稳定、熔点高等性质，还可以增加催化剂载体的强度。为此，以此两种矿物为主要矿相的材料作为催化剂载体，其性能稳定。为使载体中形成合适的气孔，在载体中加入成孔剂（表面活性剂），在催化剂载体中引入表面活性剂，可以使活性组分得到分散。

多孔陶瓷是一种经高温烧成、体内具有大量彼此相通并与材料表面也相贯通的孔道结构的陶瓷材料。多孔陶瓷在过滤净化技术、精过滤技术、催化剂载体、隔膜材料和降低噪声等领域有广泛应用。而网眼多孔陶瓷是一种具有三维网状骨架结构的高气孔率(75~95%)多孔陶瓷，除了具有多孔陶瓷所具有的低密度、抗腐蚀、良好的隔热性能、耐高温和使用寿命长等优点之外，它还具有高渗透率、高比表面积和复杂的孔道结构等特性，这些特性使它在化工、环保等行业，可以用作高温气体净化器、金属过滤器，以及处理化工厂废物和汽车尾气的催化剂载体等。

朱建良（申请号CN201710731090.2）等将氧化铝、碳化硅、高岭土、白云石以及田菁粉与水混合均匀后的泥料制成载体坯体；将载体坯体在250~270℃干燥后，再将载体坯体在1200~1300℃的高温退化处理制得催化剂载体。该制备方法存在干燥脱水以及载体坯体退火处理温度太高，没有加入表面活性剂来辅助分散其多组分原料等缺点。

何人宝（申请号CN201710152348.6）等人以Al₂O₃粉末、SiO₂粉末、La(NO₃)₃、碳纤维、分散剂以及玉米淀粉为原材料，将La(NO₃)₃负载到Al₂O₃粉末、SiO₂粉末、玉米淀粉、分散剂和碳纤维烧结后形成的多孔铝硅酸盐分子筛表面，形成La₂O₃改性的多孔铝硅酸盐分子筛催化剂载体。由于在该制备方法引入了存在助燃性La(NO₃)₃易爆品。此外，该物质对地下水有蓄积作用，存在对环境有危害性等缺点。