[发明专利]微波催化剂载体及其制备方法

说明书

本发明涉及微波催化剂领域，公开了一种微波催化剂载体及其制备方法，所述微波催化剂载体具有柱体结构，且沿所述载体的高度方向，所述载体分成n层蜂窝结构，其中，n≥4，每层蜂窝结构具有孔密度为3‑23个/cmsupgt;2/supgt;的通孔；其中，任意相邻的两层蜂窝结构各自所具有的通孔之间相互错位设置；其中，所述载体选自碳、合金材料、金属、陶瓷中的一种或多种。本发明采用3D打印方法制备催化剂载体，材料覆盖范围广，微观结构可设计，便于控制和优化材料的结构和活性位点的分步，制备工艺简单可控，稳定性高。载体床层孔隙率高，床层压降小，与惰性气体间的传热效率高。

技术领域

本发明涉及微波催化剂领域，具体涉及一种微波催化剂载体及其制备方法。

背景技术

微波是一种电磁波，处于微波辐照下的物质分子中，局部带电的偶极分子会在微波的快速变化的电磁场变化中发生快速的振动，分子之间的相互碰撞和摩擦就能使物质自身温度升高，是一种高效而清洁的加热能源，将高强度的连续或脉冲微波辐射聚焦到某些特定的固体催化剂床层上，微波就能激发催化剂中活性位点产生能量，一方面催化反应的发生，另一方面还可从反应体系内部为反应提供所需能量，可以有效将低反应温度，为现有技术中催化反应的高能耗和物耗提供了一种绿色高效的解决方案。

当前石化工业应用使用催化剂载体通常为片状、环状、球形等等，为克服传统催化剂载体床层空隙小和压降大的缺陷，CN201871380U公开了一种空心齿球型载体的设计，虽能提高催化剂床层空隙率，降低催化剂床层压降，但是也降低了反应过程中催化剂与反应物之间的传质和传热作用。因此，亟需寻找一种适用于微波催化的、具有高床层空隙率、低压降，利于催化剂与反应物之间的传质和传热的新型催化剂载体。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术存在的催化剂载体床层空隙小和压降大、催化剂与反应物之间的传质和传热作用差的问题，提供一种微波催化剂载体及其制备方法。

为了实现上述目的，本发明一方面提供一种微波催化剂载体，其中，所述载体具有柱体结构，且沿所述载体的高度方向，所述载体分成n层蜂窝结构，其中，n≥4，每层蜂窝结构具有孔密度为3-23个/cm²的通孔；

其中，任意相邻的两层蜂窝结构各自所具有的通孔之间相互错位设置；

其中，所述载体选自碳、合金材料、金属、陶瓷中的一种或多种。

本发明另一方面提供一种上述载体的制备方法，其中，通过3D打印技术制备所述载体，包括：设计包括多层具有蜂窝结构的载体的三维立体模型并编写程序，将打印基料加入3D打印机物料筒中，按照所述程序进行3D打印出所述载体；

其中，所述打印基料选自热塑性塑料、合金材料、金属、陶瓷粉末中的至少一种。

本发明提供的微波催化剂载体分成n层蜂窝结构，床层孔隙率高，床层压降小，与惰性气体间的传热效率高。

本发明采用3D打印方法制备催化剂载体，材料覆盖范围广，微观结构可设计，便于控制和优化材料的结构和活性位点的分步，制备工艺简单可控，稳定性高。

附图说明

图1是实施例1中3D打印制备的催化剂载体微观结构逐层拆解的示意图；

图2是实施例1中3D打印制备的催化剂载体从载体顶部观察的上下两层蜂窝结构的孔偏移结构示意图。

具体实施方式

在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。