[其他]矿用抗积碳载体催化元件制造方法

说明书

矿井瓦斯事故是煤矿安全生产的主要威胁之一，为防止瓦斯事故，所采用的各种技术措施，都必须以矿井瓦斯（以甲烷CH₄为代表，下同）浓度的检测为基础，而各种瓦斯检测仪器的性能首先决定于传感器的性能，载体催化元件具有一系列优点，是目前瓦斯检测中最主要的传感器，要进一步提高各种瓦斯检测仪器的性能，关键在于提高载体催化元件的性能，特别是提高稳定性，延长使用寿命。本发明就是一种关于高稳定性的载体催化元件的制造方法。

载体催化元件（以后简称元件），在目前已逐步成为占首要地位的瓦斯传感器，从元件问世到今天，国内外对元件的研究工作，大多数是对催化剂和载体的配方进行筛选和改进制造工艺以及防止中毒。

目前制作载体元件常用涂浆法，所使用的载体AL₂O₃是条状活性氧化铝或者是粉末状中性氧化铝，首先把原料研磨、过筛，再用硝酸铝作粘结剂调成涂浆，硝酸铝还能改善载体元件的机械强度。除了涂浆法之外，还有饱和硝酸铝电热分解法和电泳法，电热分解法是：在铂丝螺旋圈上浸渍饱和硝酸溶液AL（NO₃）₃，然后再通电加热，使AL（NO₃）₃分解成AL₂O₃，重复这一步骤二十多次，可以得到满意的载体元件，电泳法是制造载体元件的新方法，它以铂丝螺旋圈为一极，铝板为另一极，在含有AL₂O₃粉的电泳液中电泳，使AL₂O₃粉沉积在铂丝上，形如园柱状。在上述三种制作载体元件的方法中，无论那一种，都由于受到铂丝形状和载体工艺的限制，元件的形状大小和热学、电学参数很难做到严格一致，这就使得载体催化元件在使用时一般不能互换。另外，由于铂丝不可能太细，元件不能做得太小，元件的热容量将成为限制提高元件反应速度的主要因素，特别是从近几年来看，提高元件的性能用筛选催化剂和载体的配方的方法已收效甚微了。

载体催化元件的中毒，主要是指硫化氢和各种有机硅化合物的蒸汽对元件有毒化作用，元件中毒失活，是由于催化剂表面强烈吸附了有毒气体分子，这些吸附位是如此之强，以至不能脱附，使催化剂再不能吸附反应物。由于元件抗毒能力较弱，英国使用活性碳吸收剂和分子筛阻挡层防止元件中毒，这一研究已有一定的进展，此外，实践证明，在有毒条件下，利用铂丝元件做的传感器是一种防止中毒的切实可行的方法。对于防止浓瓦斯激活的问题，目前主要是对检测电路进行改进，已取得一定成效。一种方案是以西德M502型瓦斯测量仪为代表，采用“双电桥电路”仪器中有两套电桥，一个电桥用载体催化元件，测0-4%CH₄，另一个电桥用热导元件，测4-10%CH₄，使载体催化元件不接触浓瓦斯，从而防止激活，另一种改进检测方案是美国NMS公司及英国矿山安全研究所等提出的，称为恒温元件电路。它利用反馈电路控制通过元件的电流，使元件温度不随CH₄浓度升高而升高，当甲烷浓度升高时，减小元件的电流，以保证元件的温度不变，由于元件温度恒定，就防止了激活。

由于上述种种改进并没有触动元件本身，因而不能有效地提高元件的稳定性、延长寿命，也没有从根本上解决元件本身受浓CH₄激活的问题。要解决这些问题，只有利用催化反应研究中的近代先进技术，深入研究催化剂和载体的变化规律，才有可能搞清元件输出活性下降的真实原因，才可能找出提高元件稳定性，延长使用寿命的新途径。本发明就是根据这种思想，为着这一目的，而提出一种新的载体催化元件的制造方法。