整体式催化剂拟薄水铝石涂层溶胶-凝胶制备、性能调控与质量评价

摘要

整体式催化剂是现代工业催化剂的主要品种之一,通常由适宜的涂层材料将催化物质负载在金属或非金属基体上制成,在石油炼制、化学加工、有机合成和废气治理等领域广泛应用,工艺地位十分重要。拟薄水铝石具有良好的粘结性能,经热处理可生成具有丰富孔结构和较大比表面积的γ-Al2O3,能同时起到活性基质和粘结剂的作用,因而广泛用作负载型催化剂的涂层材料。经验表明,要形成高质量的涂层,就必须首先制备出化学组成和物理特性均符合要求的拟薄水铝石溶胶。因此如何改善溶胶性能并提高整体式载体与活性氧化铝的结合强度,改进活性氧化铝涂层的涂覆工艺成为研究者关注的问题。
　　 拟薄水铝石溶胶性能调控研究结果表明:酸度和固含量对溶胶性能的影响较大,在本试验过程中保证其他实验条件不变的前提下,当溶胶的酸铝摩尔比大于1或是固含量大于10%时,溶胶的粘度较大,易凝胶,稳定性较差;在正交试验中,利用Zeta电位对溶胶稳定性能的研究发现,酸度是影响溶胶稳定性的主要因素,当酸度增大时,Zeta电位值降低,双电层被压缩,稳定性变差;研究发现,震荡作用可以在一定时间内保持溶胶的稳定性。
　　 涂层质量评价的研究结果表明:酸度和固含量对涂层负载量和粘结强度影响较大,在本试验过程中保证其他实验条件不变的前提下,随着溶胶酸铝摩尔比在0.3～1或是固含量在5%～10%范围内的上升可以增加涂层的负载量,增强涂层的粘结强度;研究发现,基于超声作用的溶胶,可以有效地改善涂层的负载量和粘结强度。
　　 涂层涂覆工艺研究结果表明:在三次涂覆的工艺过程中,采用在第一次浸渍-干燥-焙烧、第二次浸渍-干燥、第三次浸渍-干燥-焙烧的涂覆工艺,涂层性能较好,在保证了较高负载率和粘结强度的同时,节约了时间和能源,对涂覆工艺进行了初步的探索。