[发明专利]一种3D打印多孔催化器件的方法及一种多孔催化器件

权利要求书

1.一种采用3D打印制备多孔催化器件的方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)通过双喷头直写3D打印设备，将第一陶瓷墨水打印成多孔陶瓷内芯，然后利用第二陶瓷墨水将所述多孔陶瓷内芯进行封装，得到陶瓷胚体；

所述第一陶瓷墨水为磷酸铝溶胶、气相二氧化硅粉体和聚苯乙烯微球的混合物，所述第二陶瓷墨水为磷酸铝溶胶和氧化锆纳米粉体的混合物；

(2)将所述陶瓷胚体依次进行脱水和烧结，得到多孔陶瓷催化剂载体；

(3)将所述多孔陶瓷催化剂载体依次进行表面刻蚀和活化改性，得到改性的多孔陶瓷催化剂载体；将改性的多孔陶瓷催化剂载体和催化剂的前驱体溶液混合进行水热反应，得到多孔催化器件；

所述步骤(1)中第一陶瓷墨水中磷酸铝溶胶、气相二氧化硅粉体和聚苯乙烯微球的质量比为100:(20～30):(5～10)；所述第二陶瓷墨水中磷酸铝溶胶和氧化锆纳米粉体的质量比为1:0.8～1.2。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述磷酸铝溶胶、气相二氧化硅粉体和聚苯乙烯微球的混合方法以及磷酸铝溶胶和氧化锆纳米粉体的混合方法均为球磨混合；所述球磨混合的转速为1500～2000rpm，球磨混合的次数为3～5次，每一次球磨混合的时间为2～3min。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(1)中第一陶瓷墨水和第二陶瓷墨水的挤出压力独立地为0.3～0.35MPa，挤出移动速度独立地为3～10mm/s。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(2)中脱水的温度为100～110℃，时间为3～4天。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(2)中烧结的温度为800～900℃，时间为2～3小时，升温至所述烧结的温度的升温速率为2～3℃/min。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(3)中表面刻蚀用刻蚀液为氢氧化钾溶液；所述氢氧化钾溶液的摩尔浓度为1～1.5mol/L；所述表面刻蚀的时间为10～20min。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(3)中活化改性用改性剂为双氧水或多巴胺溶液；所述双氧水的质量浓度为20～30％，所述多巴胺溶液的质量浓度为0.05～0.1％。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(3)中的催化剂为金属有机框架催化剂。

9.权利要求1～8任意一项所述方法得到的多孔催化器件。