1.本发明属于催化技术领域，具体涉及一种用于贵金属整体式催化剂涂覆浆料。
背景技术：
2.贵金属整体式催化剂多是以蜂窝状堇青石或莫来石等作为载体，以
氧化铝或氧化铈为涂层，以贵金属作为活性组分而制成的催化剂，因其具有较低的床层压力和良好的传质效率而被广泛应用于环境治理中。
3.近几年研究报道的贵金属整体式催化剂制备的方法各种各样，但目前工业生产中常用的制备方法多以浆液涂覆法为主。浆料涂覆法的一般工艺是将涂层材料分散制浆，将载体整体浸入涂覆浆料中，然后通过空气吹扫等方法去除掉多余残液，最后在一定温度下干燥焙烧。此方法的优点是载体通道与浆料的扩散距离较短且操作简单易于制备，其中浆料的性质是对涂覆效果影响最大的因素，因此，涂覆浆料是贵金属整体式催化剂制备的重点。
4.目前市场上关于贵金属整体式催化剂涂覆浆料研究较多，但由于具体配方多涉及技术机密，很少有相关的涂覆浆料配方被公布。涂覆浆料配方主要包括涂层材料、粘结剂和溶剂等，常规的浆料配方虽然涂覆简单，但是存在易脱落的弊端，另外，单次涂覆的负载量也是配方的一大考察因素，如何在较少的涂覆次数中负载更多的催化剂是配方所面临的一大关键。因此为了解决以上问题，根据不同的载体与活性组分开发出优异的催化剂涂覆浆料配方是整体式催化剂涂覆技术突破的关键。
技术实现要素：
5.本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种用于贵金属整体式催化剂涂覆浆料，该涂覆浆料不仅适用于单一贵金属和复合贵金属粉体催化剂，而且也适用于涂覆堇青石和莫来石等多种载体，不仅克服了常规浆料涂覆后存在的涂层易脱落的弊端，而且单次载体涂覆负载率高，减少了达成目标负载率的涂覆次数，降低了生产成本。
6.为达到上述目的，本发明采用的用于贵金属整体式催化剂涂覆浆料包括贵金属粉体催化剂、粘结剂、硝酸、蒸馏水，其是将贵金属粉体催化剂、粘结剂加入球磨罐中，并加入蒸馏水，将球磨罐放置于球磨机中球磨，球磨后通过硝酸调节ph值为2～4并再次球磨获得；所述粘结剂为拟薄水铝石和聚乙二醇，拟薄水铝石的添加量为贵金属粉体催化剂质量的2％～5％，聚乙二醇的添加量为贵金属粉体催化剂质量的0.1％～0.5％。
7.上述贵金属粉体催化剂的活性组分为钯、铂、铑中任意一种或多种贵金属，其载体为纳米氧化铝粉末，其制备方法为浸渍法、胶体法、沉积法中任意一种。
8.上述用于贵金属整体式催化剂涂覆浆料中，优选蒸馏水的加入量控制固含量为18％～20％，所述固含量指催化剂和粘结剂两者质量之和与催化剂、粘结剂、蒸馏水三者质量之和之间的比值。
9.上述用于贵金属整体式催化剂涂覆浆料中，进一步优选在通过硝酸调节ph之前球
磨时间为20～40分钟，硝酸调节ph之后球磨时间为50～70分钟。
10.上述用于贵金属整体式催化剂涂覆浆料适用载体包括堇青石和莫来石。
11.与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
12.1、本发明涂覆浆料通过拟薄水铝石和聚乙二醇双粘结剂的协同作用克服了常规浆料涂覆存在的涂层易脱落的弊端，通过超声1h实验验证，制备的整体式催化剂的脱落率均《0.1％。
13.2、本发明通过酸改性和添加粘结剂两种手段改良了贵金属涂覆浆料的性质，使涂覆浆料不仅适用于单一贵金属和复合贵金属粉体催化剂，而且也适用于涂覆堇青石和莫来石等多种载体。
14.3、本发明贵金属整体式催化剂涂覆浆料与常规浆料相比，单次载体涂覆负载率更高，其单次负载率可达9.0％以上，减少了达成目标负载率的涂覆次数，降低生产了成本，提高了经济效益。
具体实施方式
15.下面结合实施例对本发明进一步详细说明，但本发明的保护范围不仅限于这些实施例。
16.下面实施例1～3中的贵金属粉体催化剂均采用浸渍法制备得到，实施例4～5及对比例1～3中的贵金属粉体催化剂均采用沉积法制备得到，其中氧化铝为载体，贵金属为活性组分，贵金属前的百分含量指以催化剂质量为100％计，贵金属在催化剂中的负载量。
17.实施例1
18.本实施例贵金属整体式催化剂涂覆浆料包括贵金属粉体催化剂、粘结剂、硝酸和蒸馏水，所述贵金属粉体催化剂为1％pd/氧化铝粉体催化剂，所述粘结剂为贵金属粉体催化剂质量5％的拟薄水铝石和0.5％的聚乙二醇，固含量为20％。
19.本实施例贵金属整体式催化剂涂覆浆料的制备方法为：称量3g 1％pd/氧化铝粉体催化剂、0.15g拟薄水铝石和0.015g聚乙二醇于球磨罐中，加入12.66g蒸馏水，将球磨罐放置于球磨机中球磨0.5h，球磨后通过硝酸调节ph至4，再次球磨1h，得到贵金属整体式催化剂涂覆浆料，将浆料涂覆到称重后的堇青石上，60℃干燥。
20.实施例2
21.本实施例贵金属整体式催化剂涂覆浆料包括贵金属粉体催化剂、粘结剂、硝酸和蒸馏水，所述贵金属粉体催化剂为1％pt/氧化铝粉体催化剂，所述粘结剂为贵金属粉体催化剂质量4％的拟薄水铝石和0.4％的聚乙二醇，固含量为19％。
22.本实施例贵金属整体式催化剂涂覆浆料的制备方法为：称量3g 1％pt/氧化铝粉体催化剂、0.12g拟薄水铝石和0.012g聚乙二醇于球磨罐中，加入13.35g蒸馏水，将球磨罐放置于球磨机中球磨0.5h，球磨后通过硝酸调节ph至3.5，再次球磨1h，得到贵金属整体式催化剂涂覆浆料，将浆料涂覆到称重后的堇青石上，60℃干燥。
23.实施例3
24.本实施例贵金属整体式催化剂涂覆浆料包括贵金属粉体催化剂、粘结剂、硝酸和蒸馏水，所述贵金属粉体催化剂为1％rh/氧化铝粉体催化剂，所述粘结剂为贵金属粉体催化剂质量3％的拟薄水铝石和0.4％的聚乙二醇，固含量为19％。
25.本实施例贵金属整体式催化剂涂覆浆料的制备方法为：称量3g 1％rh/氧化铝粉体催化剂、0.09g拟薄水铝石和0.012g聚乙二醇于球磨罐中，加入13.22g蒸馏水，将球磨罐放置于球磨机中球磨0.5h，球磨后通过硝酸调节ph至3，再次球磨1h，得到贵金属整体式催化剂涂覆浆料，将浆料涂覆到称重后的堇青石上，60℃干燥。
26.实施例4
27.本实施例贵金属整体式催化剂涂覆浆料包括贵金属粉体催化剂、粘结剂、硝酸和蒸馏水，所述贵金属粉体催化剂为1.2％pd-0.8％pt/氧化铝粉体催化剂，所述粘结剂为贵金属粉体催化剂质量2％的拟薄水铝石和0.2％的聚乙二醇，固含量为18％。
28.本实施例贵金属整体式催化剂涂覆浆料的制备方法为：称量3g 1.2％pd-0.8％pt/氧化铝粉体催化剂、0.06g拟薄水铝石和0.006g聚乙二醇于球磨罐中，加入13.97g蒸馏水，将球磨罐放置于球磨机中球磨0.5h，球磨后通过硝酸调节ph至2，再次球磨1h，得到贵金属整体式催化剂涂覆浆料，将浆料涂覆到称重后的堇青石上，60℃干燥。
29.实施例5
30.本实施例贵金属整体式催化剂涂覆浆料包括贵金属粉体催化剂、粘结剂、硝酸和蒸馏水，所述贵金属粉体催化剂为1.8％pd-1.2％pt-0.6％rh/氧化铝粉体催化剂，所述粘结剂为贵金属粉体催化剂质量2％的拟薄水铝石和0.1％的聚乙二醇，固含量为18％。
31.本实施例贵金属整体式催化剂涂覆浆料的制备方法为：称量3g1.8％pd-1.2％pt-0.6％rh/氧化铝粉体催化剂、0.06g拟薄水铝石和0.003g聚乙二醇于球磨罐中，加入13.95g蒸馏水，将球磨罐放置于球磨机中球磨0.5h，球磨后通过硝酸调节ph至2，再次球磨1h，得到贵金属整体式催化剂涂覆浆料，将浆料涂覆到称重后的堇青石上，60℃干燥。
32.对比例1
33.在实施例5中，所述粘结剂仅为相对于粉体催化剂2％的拟薄水铝石，不添加聚乙二醇，其他成分及含量与实施例5相同，贵金属整体式催化剂涂覆浆料的制备方法为：称量3g 1.8％pd-1.2％pt-0.6％rh/氧化铝粉体催化剂、0.06g拟薄水铝石于球磨罐中，加入13.94g蒸馏水，将球磨罐放置于球磨机中球磨0.5h，球磨后通过硝酸调节ph至2，再次球磨1h，得到贵金属整体式催化剂涂覆浆料，将浆料涂覆到称重后的堇青石上，60℃干燥。
34.对比例2
35.在实施例5中，所述粘结剂仅为相对于粉体催化剂0.1％的聚乙二醇，不添加拟薄水铝石，其他成分及含量与实施例5相同，贵金属整体式催化剂涂覆浆料的制备方法为：称量3g 1.8％pd-1.2％pt-0.6％rh/氧化铝粉体催化剂、0.003g聚乙二醇于球磨罐中，加入13.68g蒸馏水，将球磨罐放置于球磨机中球磨0.5h，球磨后通过硝酸调节ph至2，再次球磨1h，得到贵金属整体式催化剂涂覆浆料，将浆料涂覆到称重后的堇青石上，60℃干燥。
36.对比例3
37.在实施例5中，所述粘结剂仅为相对于粉体催化剂2.1％的拟薄水铝石，不添加聚乙二醇，其他成分及含量与实施例5相同，贵金属整体式催化剂涂覆浆料的制备方法为：称量3g 1.8％pd-1.2％pt-0.6％rh/氧化铝粉体催化剂、0.063g拟薄水铝石于球磨罐中，加入13.95g蒸馏水，将球磨罐放置于球磨机中球磨0.5h，球磨后通过硝酸调节ph至2，再次球磨1h，得到贵金属整体式催化剂涂覆浆料，将浆料涂覆到称重后的堇青石上，60℃干燥。
38.对比例4
39.在实施例5中，所述粘结剂仅为相对于粉体催化剂2.1％的拟薄水铝石，不添加聚乙二醇，其他成分及含量与实施例5相同，贵金属整体式催化剂涂覆浆料的制备方法为：称量3g 1.8％pd-1.2％pt-0.6％rh/氧化铝粉体催化剂、0.063g拟薄水铝石于球磨罐中，加入13.95g蒸馏水，将球磨罐放置于球磨机中球磨0.5h，球磨后通过硝酸调节ph至2，再次球磨1h，得到贵金属整体式催化剂涂覆浆料，将浆料涂覆到称重后的堇青石上，60℃干燥。
40.将实施例1～5及对比例1～4所涂覆的整体式堇青石催化剂称重后减去原有堇青石的质量a的数值记为涂层量b，将所有涂覆后的整体式堇青石催化剂放入超声中超声1h后再次称量所有的整体式堇青石催化剂质量，其减去原有堇青石的质量a的数值记为涂层量c，(涂层量b-涂层量c)/涂层量b＝脱落率，涂层量c/堇青石的质量a＝负载率。测试结果如表1所示。
41.表1涂覆浆料测试结果
[0042][0043][0044]
从表1中可以看出实施例1～5中双粘结剂添加下无论是以单一贵金属还是复合贵金属为活性组分所涂覆的整体式堇青石催化剂脱落率均小于0.1％，且其单次负载率均可达9.0％以上，与对比例1和3中仅添加单一的粘结剂拟薄水铝石的脱落率4.50％、负载率7.210％和脱落率4.63％、负载率7.560％，以及对比例2和4中仅添加单一的粘结剂聚乙二醇的脱落率1.90％、负载率4.800％和脱落率2.51％、负载率5.839％相比，本发明通过双粘结剂的协同作用克服了单一粘结剂添加后浆料涂覆存在的涂层易脱落的弊端，同时使单次载体涂覆负载率明显高，减少了达成目标负载率的涂覆次数，降低了生产成本，提高了经济效益。技术特征：
1.一种用于贵金属整体式催化剂涂覆浆料，其特征在于：所述涂覆浆料包括贵金属粉体催化剂、粘结剂、硝酸、蒸馏水，其是将贵金属粉体催化剂、粘结剂加入球磨罐中，并加入蒸馏水，将球磨罐放置于球磨机中球磨，球磨后通过硝酸调节ph值为2～4并再次球磨获得；所述粘结剂为拟薄水铝石和聚乙二醇，拟薄水铝石的添加量为贵金属粉体催化剂质量的2％～5％，聚乙二醇的添加量为贵金属粉体催化剂质量的0.1％～0.5％。2.根据权利要求1所述的用于贵金属整体式催化剂涂覆浆料，其特征在于：所述贵金属粉体催化剂的活性组分为钯、铂、铑中任意一种或多种贵金属，其载体为纳米氧化铝粉末，其制备方法为浸渍法、胶体法、沉积法中任意一种。3.根据权利要求1所述的用于贵金属整体式催化剂涂覆浆料，其特征在于：所述蒸馏水的加入量控制固含量为18％～20％，所述固含量指催化剂和粘结剂两者质量之和与催化剂、粘结剂、蒸馏水三者质量之和之间的比值。4.根据权利要求1所述的用于贵金属整体式催化剂涂覆浆料，其特征在于：在通过硝酸调节ph之前球磨时间为20～40分钟，硝酸调节ph之后球磨时间为50～70分钟。5.根据权利要求1所述的用于贵金属整体式催化剂涂覆浆料，其特征在于：所述涂覆浆料适用载体包括堇青石和莫来石。
技术总结
本发明公开了一种用于贵金属整体式催化剂涂覆浆料，所述涂覆浆料是将贵金属粉体催化剂、粘结剂加入球磨罐中，并加入蒸馏水，于球磨机中球磨后通过硝酸调节pH值为2～4并再次球磨获得。本发明涂覆浆料通过拟薄水铝石和聚乙二醇双粘结剂的协同作用，克服了常规浆料涂覆存在的涂层易脱落的弊端，制备的贵金属整体式催化剂的脱落率均<0.1％；通过酸改性改善了贵金属涂覆浆料的性质，使涂覆浆料不仅适用于单一贵金属和复合贵金属粉体催化剂，而且也适用于涂覆堇青石和莫来石等多种载体。同时与常规浆料相比，该浆料单次载体涂覆负载率可达9.0％以上，减少了达成目标负载率的涂覆次数，降低了生产成本，提高了经济效益。提高了经济效益。
技术研发人员：魏晓航 牟博 金晓东 苏雅文 李霖 曾利辉
受保护的技术使用者：西安凯立
新材料股份有限公司
技术研发日：2022.01.26
技术公布日：2022/5/6
声明：
“用于贵金属整体式催化剂涂覆浆料的制作方法” 该技术专利(论文)所有权利归属于技术(论文)所有人。仅供学习研究，如用于商业用途，请联系该技术所有人。
我是此专利(论文)的发明人(作者)
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编辑：中冶有色技术网
来源：西安凯立新材料股份有限公司
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2024年11月15日 ~ 17日 
