[发明专利]一种用于新型氧化还原共沉淀法合成催化剂的装置及方法

说明书

本发明公开了一种用于新型氧化还原共沉淀法合成催化剂的装置，其特征在于：包括反应罐(1)、氧化剂溶液注射泵(2)、还原剂溶液注射泵(3)、碱溶液注射泵(4)、pH探头(5)、温度探头(6)、上位机(7)、含加热功能的磁力搅拌器(8)；上位机(7)通过控制氧化剂溶液注射泵(2)和还原剂溶液注射泵(3)的推进速度控制反应罐(1)中的离子浓度和氧化还原反应速度，并通过在反应罐(1)中的pH探头(5)精确测量溶液pH值，控制碱溶液注射泵(4)推进速度，进而使得所配溶液的pH值稳定在设定pH值的预定范围内。本发明可高精度控制反应罐中的pH值，进而控制合成反应速度；自动化程度高，减少人工误差。

技术领域

本发明属于催化剂合成设备工艺领域，具体涉及一种用于新型氧化还原共沉淀法合成催化剂的装置及方法。

背景技术

随着社会经济的快速发展，催化剂在工业生产中获得了大量的应用。合成具有特殊形貌和功能的催化剂已成人们的广泛共识。目前，水热合成法，共沉淀法，溶胶凝胶法和浸渍法是四种使用较多的合成方法，相较于其他制备方法，共沉淀法因为其工艺简单，对制作环境要求较低，因而在工业上有着广泛的应用，但沉淀剂的加入会导致局部pH值过高，破坏沉淀动力学平衡，从而产生团聚导致催化剂成分分布不匀，进而减少催化剂的活性位点在催化剂表面分布，降低催化剂活性。

发明内容

针对现有技术以上缺陷或改进需求中的至少一种，本发明提供了一种用于新型氧化还原共沉淀法合成催化剂的装置，能通过控制氧化剂溶液、还原剂溶液以及碱溶液的速率来控制反应罐中的反应物浓度、pH值的局部波动，达到控制沉淀生成速率的目的，进而达到减少催化剂团聚，均匀分布不同组分的目的。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种用于新型氧化还原共沉淀法合成催化剂的装置，其中：包括反应罐、氧化剂溶液注射泵、还原剂溶液注射泵、碱溶液注射泵、pH探头、温度探头、上位机、含加热功能的磁力搅拌器；

三种注射泵在所述上位机的控制下向所述反应罐注入反应物；

所述pH探头和温度探头放置在所述反应罐中，并分别连接所述上位机和所述含加热功能的磁力搅拌器；

所述上位机通过控制所述氧化剂溶液注射泵和所述还原剂溶液注射泵的推进速度控制所述反应罐中的离子浓度和氧化还原反应速度，并通过在反应罐中的pH探头精确测量溶液pH值，控制所述碱溶液注射泵推进速度，进而使得所配溶液的pH值稳定在设定pH值的预定范围内；

所述含加热功能的磁力搅拌器通过所述温度探头的实时测量结果调节反应罐中的溶液温度，并搅拌反应罐中的溶液，以使其混合均匀。

优选地，所述反应罐为开口反应罐。

优选地，所述氧化剂溶液注射泵、还原剂溶液注射泵和碱溶液注射泵均采用具有神经网络模糊PID控制器的步进电动机的推进方式。

优选地，所述氧化剂溶液注射泵、还原剂溶液注射泵和碱溶液注射泵均具有自适应的推动力，用以平衡行进过程中的阻力。

优选地，所述神经网络模糊PID控制器根据氧化剂溶液、还原剂溶液、碱溶液各自不同的种类和浓度分别控制三种注射泵的推进速度。

优选地，所述pH探头采用水系pH探头或树脂pH探头。

优选地，反应罐中的溶液的加热温度高于80℃时，所述pH探头采用树脂式pH探头；

反应罐中的溶液的加热温度等于或低于80℃时，所述pH探头采用水系pH探头。

优选地，所述反应罐的材料石英玻璃或聚四氟乙烯。

优选地，所述氧化剂溶液注射泵采用聚四氟乙烯材料。