[其他]嵌埋大表面積聚結(jié)物的整體催化劑載體及其制備方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 101986000001223
• 申請日: 1986-02-25
• 公開（公告）號: CN1006200B
• 公開（公告）日: 1989-12-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 卡洛·馬丁·戈莉洛;歐文·莫里斯·蘭奇門
• 申請（專利權(quán)）人: 康寧玻璃廠
• 代理公司: 上海專利事務(wù)所
• 代理人: 楊國勝

本發(fā)明提供一種多孔的氧化物大表面積聚結(jié)物作為催化劑載體。該聚結(jié)物以粗顆粒形式結(jié)合入一種可燒結(jié)的陶瓷結(jié)構(gòu)中作為一種分散的非連續(xù)相。此聚結(jié)物為陶瓷結(jié)構(gòu)內(nèi)的有效催化劑載體提供必要的大表面接觸區(qū)，通過燒結(jié)而達(dá)到合適的密度和強(qiáng)度。

本發(fā)明涉及整體催化劑載體及其制備方法，特別涉及在陶瓷基體內(nèi)含有一種分散不連續(xù)的大表面積相的載體及其制備方法。

現(xiàn)有的陶瓷整體催化劑是由具有大表面材料涂層的陶瓷載體組成的，在大表面材料的涂層上沉積了催化劑。具體耒說，陶瓷載體為了達(dá)到一定密度和強(qiáng)度，通常是用陶土或其它陶瓷基體材料在高溫下燒結(jié)而制備的。這種工藝過程通常造成一個(gè)非常小的表面積因此這陶瓷必須涂復(fù)具有較大表面積實(shí)際上能沉積催化劑的特定化學(xué)特性的另外一種材料。在小表面積的陶瓷壁上沉積一層大表面積的“涂漿涂層”（Washcoata）的工藝過程已經(jīng)公布，例如，在美國專利U.S2742437和U.S3824196中公布過。

這種催化劑載體具有如下幾種缺陷：在操作中，載體常常暴露于含有灰塵或顆粒物質(zhì)的氣流作用中，這可能造成大表面積涂層從底層陶瓷載體上剝離。在載體經(jīng)受熱循環(huán)的地方這種現(xiàn)象也可能發(fā)生，因?yàn)檫@涂漿涂層和底層陶瓷材料常常具有不同的熱膨脹系數(shù)。另外，沉積在大表面積涂漿涂層的催化劑對中毒是很敏感的，例如在汽車轉(zhuǎn)化器操作中的鉛或磷，因此必須周期地再生或調(diào)換。所以本發(fā)明的一個(gè)目的是，提供不容易磨損和以抗中毒的方式承載催化劑的大表面積整體化載體。本發(fā)明的另外一個(gè)目的是，為了在保持適當(dāng)催化功能必要的多孔性和大表面積的同時(shí)，提供具有良好機(jī)械性能整體載體。以下敘述本發(fā)明怎樣實(shí)現(xiàn)這些和其它目的。

本發(fā)明為催化劑提供制備大表面積聚結(jié)物的方法和制備整體化載體的方法，這整體化載體具有第一個(gè)基本連續(xù)高強(qiáng)度的陶瓷基體材料燒結(jié)相和第二個(gè)預(yù)埋在陶瓷相內(nèi)大表面積材料的非連續(xù)相。通過混合：（a）具有至少20平方米/克的大表面積的一種多孔的氧化物，選自以下這個(gè)組：氧化鋁、氧化硅、尖晶石、沸石、氧化鈦、氧化鋯、及它們的混合物和（b）該氧化物的粘合劑;加熱這種混合物達(dá)到直到250℃的某個(gè)溫度，以干燥和固化這混合物;再把干燥或固化物造型成具有50～250微米的中值直徑的粗粒子，這樣的方式首先單獨(dú)地制備聚結(jié)的大表面積相。然后通過混合15～50份（重量）上述粗粒子與50～85份（重量）陶瓷基體材料;把這混合物造型成蜂窩狀物;加熱這成型的混合物到一定溫度并在一段有效時(shí)間內(nèi)使這種陶瓷燒結(jié)，這樣方式來制備整體化載體。

以此方式制備的整體化載體含有一種燒結(jié)到希望強(qiáng)度的陶瓷基體以及為了在陶瓷基體內(nèi)提供大表面積承載催化劑的聚結(jié)的多孔氧化物非連續(xù)相。已經(jīng)辨明，陶瓷雖經(jīng)燒結(jié)，它本身仍是多孔狀的，而那聚結(jié)粒子盡管在陶瓷壁內(nèi)，仍可以流通過預(yù)定的氣流而提供合適的表面接觸區(qū)并且延長催化劑的壽命。在此預(yù)埋的大表面積材料上沉積著催化活性的材料，這樣可以防止磨損，也就是認(rèn)為，陶瓷起著一個(gè)過濾器的作用，以致在毒物接觸或有害地影響催化劑本身之前通過反應(yīng)或吸附就消除或結(jié)合了它們。

本發(fā)明的整體化載體與目前使用的載體相比較，還有的優(yōu)點(diǎn)就是重量輕，這是由于用了較輕的大表面積聚結(jié)物代替了密度較大的陶瓷基體材料的緣故，在那些要求催化劑是熱活性化的和很快起作用的應(yīng)用中，如在汽車催化轉(zhuǎn)化器中，本發(fā)明的整體式載體其減小了的熱質(zhì)量允許“起動”（Liohtgoff）溫度會很快地達(dá)到。

如本發(fā)明的一個(gè)方面，就是單獨(dú)地制備一種大表面積聚結(jié)材料以便接著結(jié)合入整體催化劑載體。這是通過混合一種多孔的氧化物和一種該氧化物的粘合劑來生成一種基本均勻的混合組成的辦法來進(jìn)行制備的。再把這組成加熱以固化和硬化粘合劑并且驅(qū)掉另外一些揮發(fā)物，然后再造型成粗粒子，這粗粒子將構(gòu)成本催化劑載體陶瓷基體內(nèi)的大接觸表面相。

在本發(fā)明中適合使用的多孔氧化物是如下這些，這些氧化物在煅燒以后要具有至少每克20平方米的接觸表面積，更好是至少每克60平方米接觸表面積，最佳至少每克100平方米接觸面積。（此地使用的“煅燒”是指加熱一種材料到某一溫度以下，該材料達(dá)到這個(gè)溫度大體上開始失去它的多孔性和接觸表面區(qū)域。）比較好的氧化物是氧化鋁，氧化硅，尖晶石，氧化鈦，氧化鋯或沸石，也可以使用這些氧化物的混合物。然而，本專業(yè)的技術(shù)人員可辨別的是本發(fā)明并不限于這些特定的氧化物。本發(fā)明預(yù)期可以使用通常用作催化劑載體的并且具有以上提到性能的另外一些材料。