[发明专利]一种金属氟化物粉末催化剂的成型方法

说明书

本发明提供了一种金属氟化物粉末催化剂的成型方法，属于催化剂制备技术领域。首先制备有机羧酸溶液，将金属氟化物粉末在有机羧酸溶液中进行浸渍处理，然后将浸渍有机羧酸的金属氟化物压缩成型后进行煅烧，得到目标成型体。该方法使用有机羧酸作为粘结剂，其用量少，可以在高温煅烧中完全脱除，目标成型体中无任何残留，不会对目标成型体的催化性能产生任何不利影响，也不会影响目标成型体的机械强度。

技术领域

本发明涉及催化剂制备技术领域，尤其涉及一种金属氟化物粉末催化剂的成型方法。

背景技术

以MgF₂、CaF₂、CrF₃、AlF₃等为代表的金属氟化物通常作为氟化反应的催化剂或吸附剂，在氟碳化合物的催化合成和精制分离中具有重要作用。其中机械强度和颗粒密度是催化剂和吸附剂在工业应用中的重要性质。一方面，为了在工业设备中(如固定床、流化床反应器、气体吸附塔等设备)能够安全可靠地使用，这类材料必须要成型为圆柱体、条状体或球体等形状，且在使用中保持足够高的稳定性。因此这类材料必须具备一定的机械强度，经受住颗粒与颗粒之间、颗粒与气流之间、颗粒与器壁之间的摩擦以及反应过程中温度、体积和相态变化产生的内应力而不发生破碎与粉化现象，才能保证化工过程的正常进行。另一方面，受催化剂成本的限制，工业应用中总是希望在尽可能少的使用催化剂的情况下获得最大的生产能力，这就要求在保证活性中心数目的前提下，催化剂成型体的颗粒密度尽可能低。但是颗粒密度和机械强度紧密相关，所以催化剂成型过程中并不希望通过提高颗粒密度来提高其机械强度。

现有的粉体成型技术多是针对金属或金属氧化物粉体，其与粘结剂混合后压缩成型。成型体的机械强度与粉体粒子间的黏着力、内摩擦力、范德华力和静电力等多种作用力直接相关，而粉体粒子性质(如颗粒大小、形态、表面结构、孔隙率、密度等)与压缩成型条件、粘结剂性质等均对粉体流动性和成型体机械强度有一定影响，通过改变这些性质和过程参数可以改善成型体的机械强度。通常，粉体压缩成型前加入少量粘结剂，粘结剂一方面占据粉体颗粒的空隙，增加粉体颗粒本身的聚集性；另一方面粘结剂与粉末颗粒相互作用而产生的结晶、粘结及表面张力作用，可将内应力有效地转移至粉末，增加粉体颗粒的塑性，提高了力学强度。在粉体材料成型过程中常见的粘结剂有树脂、石蜡、甲基纤维素、聚乙烯醇、淀粉和田菁粉等。然而，粘结剂加入量过多会造成粉体流动能力降低，模具中粉体填充量减少，导致成型体的机械强度较低；而粘结剂加入量过少，会导致产品表面不光滑，有时甚至形成鳞片状，形成体的均匀度受到影响，所得成型体极易粉末化。此外，在成型后的催化剂中，粘结剂应具备容易去除的性质，或应为惰性材料，避免对其催化性能产生不利影响。因此在粉末成型过程中，粘结剂的种类、加入量以及加入条件对最终成型体的机械性能至关重要。

金属氟化物粉体的形状、表面性质均与金属或金属氧化物表面性质相差较大，其粉体多为无规则形状，且表面通常含有较多的羟基官能团。这导致其粉体本身不仅成团性和流动性较差，且在压缩成型过程中胚体均匀性低，导致最终成型体的机械强度过低无法满足工业应用要求。而传统的树脂、石蜡、甲基纤维素、聚乙烯醇、淀粉和田菁粉等粘结剂，虽可增加粉体的聚集性和成团性能，但反而会进一步降低其流动性，使得模具中粉体填充量减少，其机械强度达不到要求。因此，开发新型纳米至微米级的金属氟化物固体粉末成型方法在金属氟化物催化剂工业应用中至关重要，针对这类材料的成型技术在现有技术中未见报道。

发明内容

本发明的目的在于提供一种金属氟化物粉末催化剂的成型方法，以解决现有技术中金属氟化物粉体成型过程中均匀性低，成型体机械强度过低的问题。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

一种金属氟化物粉末催化剂的成型方法，包括以下步骤：

(1)将有机羧酸溶于氨水中，形成有机羧酸溶液；

(2)将金属氟化物粉末在有机羧酸溶液中进行浸渍处理，得到浸渍有机羧酸的金属氟化物，控制有机羧酸的浸渍量为2～5wt％；