[发明专利]一种3D打印高比表面积高效率催化剂-载体体系的方法

摘要

本发明涉及一种3D打印高比表面积高效率催化剂‑载体体系的方法，陶瓷粉末或前驱体单独研磨后分散到光固化树脂的工艺有效避免了混合球磨过程中因碰撞产生的局部高温和部分变性；打印机参数的设定对所配置浆料具有选择性，决定了每层打印厚度适中，有利于快速成型；陶瓷载体预制件的二段保温工艺保证了交联固化及裂解成型时间，避免了煅烧后结构变形。本发明制备的陶瓷载体由于其高稳定性，可适用于不同合成方法搭载催化剂，对催化剂的作用环境无苛刻要求，为结构‑功能一体化的催化剂大规模工业应用提供了新的思路。

主权项

1.一种3D打印高比表面积高效率催化剂‑载体体系的方法，其特征在于步骤如下：步骤1：将陶瓷粉末或陶瓷前驱体、光引发剂、表面活性剂、烧结助剂和造孔剂通过球磨机混合48‑72h，以5‑10g/min的速率缓慢加入到转速为60‑180r/min磁力搅拌机搅拌的树脂中，待所有粉末完全加入后持续搅拌5‑10h均匀混合，得到适用于3D打印的陶瓷浆料；所述各组份的重量百分数为：20‑70％的陶瓷粉末或陶瓷前驱体、30‑70％的光固化树脂；0.5‑5％的光引发剂、0.5‑5％的表面活性剂、5‑10％的烧结助剂和5‑20％的造孔剂；各种材料百分比之和为100％；步骤2：将陶瓷浆料置入3D打印机，3D打印机根据打印数据进行打印陶瓷载体预制件，打印参数：高层曝光时间为2000‑10000ms，高层静止时间为2000‑8000ms，底层曝光时间为20000‑60000ms，底层静止时间为0‑50000ms，光照电流强度为6‑18A，分离速度为40‑60mm/min；步骤3：将陶瓷载体预制件置于管式炉中进行高温烧结；烧结气氛为活性气体或惰性气体，高温烧结的升温速率为0.5‑2℃/min，采用两段升温和两段保温，然后在1250‑1500℃下烧结完成；烧结完成后在60‑100℃水浴中4‑8h去除杂质，制备得到具有高比表面积的陶瓷载体；所述两段升温和两段保温是：第一段：升温至100‑200℃，保温60‑120min；第二段：升温至500‑600℃，保温60‑120min；步骤4：以陶瓷载体为基底，将催化剂合成在载体表面，制备催化剂‑载体复合体系；所述催化剂搭载合成方法包括但不限于：水热法、溶剂热法、凝胶溶胶法、自组装法、化学气相沉积法、微乳液法、溶胶热法、模板辅助溶剂法或浸渍法。