[发明专利]氮化硼镀膜金属网气相催化或净化方法

说明书

本发明涉及一种氮化硼镀膜金属网气体催化或净化的方法，具体地说是一种用镀有氮化硼镀膜的金属网、金属片来代替铂、铑、钯等贵金属对气体进行催化或净化的方法。

目前铂、铑、钯及其化合物作为催化剂在化工、化肥、石油裂解等方面应用的比较普遍，在使用中存在的主要不足是成本太高，由于催化材料本身价格的昂贵，所以使用范围受到限制。

氮化硼陶瓷薄膜BN是近几年开始研究的一种陶瓷薄膜材料。对它的研究是继人造金刚石薄膜之后人们主要关注的另一种超硬材料。主要应用在机械的耐磨部件上，如轴承、发动机的汽缸体、活塞及活塞环的表面耐磨处理。

以往人们只关心BN的机械性能方面的研究及BN在电子领域内可能产生的影响。如我们在95117566.1号及97244949.3号专利申请文件中所公开“金属陶瓷复合薄膜发动机”及“有耐磨催化膜的节能发动机”。我们在研制氮化硼陶瓷薄膜发动机过程中，使用了陶瓷薄膜BN，在研制中发现氮化硼陶瓷薄膜BN具有很强的化学催化功能，并进一步研究了氮化硼陶瓷薄膜BN的结构和晶体状态等方面的问题，发现了无机物氮化硼(BN)这种新型陶瓷催化材料以较低的生产成本来代替贵金属催化剂在化工和汽车发动机排放废气的净化上应用。

氮化硼陶瓷薄膜BN有三种异构体：h-BN、c-BN、w-BN，从氮化硼陶瓷薄膜BN的相图及晶体结构我们可知氮化硼陶瓷薄膜BN是有网状结构，插层化合物。使氮化硼陶瓷薄膜BN的内表面具有选择性的收附作用，是氮化硼陶瓷薄膜BN产生催化效应的原因。

氮化硼陶瓷薄膜BN具有催化效果，是因氮化硼陶瓷薄膜BN的三种异构体的网状结构内能够存贮氧，因而氮化硼陶瓷薄膜BN具有固体酸催化剂的性质。从元素周期表位置看，硼元素B是非金属又是半导体材料，它还应具备半导体催化剂的某些特点。

中国汽车检测中心对镀膜件和非镀膜件对汽车排放废气中有害气体净化作用的检测数据对比如下：

  非镀膜件  镀膜件 CO:％    2.2    0.8 HC:PPm    1300    500

催化净化反应机理是：

当反应中氧气过剩时，氧气分子在氮化硼陶瓷薄膜上被催化激活以单原子氧的形式进入网状体内贮存，反应中可燃气体浓度增大需要氧时，氧原子从网状体内溢出，提高了氧气的浓度，加快了反应速度，从而调整反应中的平衡：

      

      

      

象这种具有网状结构的无机材料莹石(主要成份是CaF)就是一种通用催化剂，广泛应于有机反应中。不同的是氮化硼陶瓷薄膜BN要制成纳米级时，氮化硼陶瓷薄膜的化学特性才明显起来。

我们在研究了氮化硼陶瓷薄膜BN结构和它在化学元素周期表中的位置，可以推断氮化硼陶瓷薄膜BN的催化作用可在以下领域内应用：

1．烷基化反应：烯烃，氮代烷烃，醇；