[发明专利]一种多孔道材料及催化剂的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种多孔道材料及催化剂的制备方法，具体的说是一种具有三维贯通孔道材料及催化剂的制备方法。

背景技术

在石油、化工领域经常使用催化剂及填料，在一些物理或化学反应过程中，有时需要填料、载体及催化剂具有较大的外表面积，较高的床层空隙率，及丰富的多孔通道，多孔道填料、载体及催化剂具有及其广泛的应用范围和广阔的市场。

目前对于常用的多孔道填料和/或催化剂的制备方法，常用有以下几种：CN1297862A公开了一种热压注成型氧化铝陶瓷制造方法，其特征是将石蜡和蜂蜡于氧化铝陶瓷的制备原料粉搅拌混合，加热条件下注入模具，然后脱模，排蜡，烧结制得产品。该方法制得产品强度好，瓷质硬度高，经加工后表面光洁度高，耐磨性好，可减少摩擦力，使用寿命可在2年以上。CN1242442A、CN1305975A公开了一种注射成型氧化铝陶瓷制造方法，将原料球磨预热后与结合剂机械混炼，机械造粒，注射成型，脱胶，焙烧制得产品。CN1297865A公开了热挤制成型氧化铝陶瓷制造方法，将原料球磨预热后与结合剂机械混炼，机械造粒，热挤制成型，脱胶，焙烧制得产品。CN200810239016.2公开了一种采用冷冻干燥法制备具有定向结构多孔陶瓷的方法，利用冷冻凝固陶瓷浆料、减压干燥排除介质从而直接获得多孔陶瓷，可以制备出高定向性、高气孔率和复杂形状多孔材料，其气孔率为41.9～75.5%。CN91108980.2公开了一种陶瓷固蜡成型方法，将蜡和陶瓷粉混合制成颗粒蜡料，用注塑机注塑成型含蜡半成品。CN85100115A公开了一种轻骨料多孔混凝土的制造工艺，利用天然沸石岩为载气体，把气体带到浆料中使料浆体积膨胀，凝结硬化后得到载体多孔混凝土。CN89104303.9公开了一种催化活性材料的制备方法，其特征在于将活性物质与结构物和粘合剂混合，制得几何体焙烧得到硬质烧结多孔结构。CN200810062627.4公开了一种生物填料的制备方法，将物料混合物采用注塑机，通过填料模具挤出成型，制得刚性高分子骨架，然后采用发泡法制得生物填料。CN200510121542.5公开了一种复合多孔填料的制备方法，在加热条件下热塑性材料吸收进入多孔填料用来制备复合粉末。

发明内容

针对现有技术中不能制备具有三维贯通孔道结构材料的不足，本发明要解决的技术问题是提供一种具有三维贯通孔道结构材料的制备方法。本发明制备方法简便可靠，应用本发明方法，可以制备出具有丰富贯通的三维孔道、较大的外表面积、和较高的床层空隙率的多孔道材料。

本发明提供的多孔道（尤其是三维贯通孔道）材料的制备方法，包括以下内容：

（1）将原料和助剂按比例与粘合剂混合均匀制得一种可塑体；

（2）将可塑体注入或者压入设计形状的模具中成型，在所述模具中预先放置特定形状的预制件；

（3）经过脱模、干燥和焙烧过程，烧掉预制件，制得具有三维贯通孔道的材料。

其中步骤（1）中所述的原料选自氧化铝、氢氧化铝、硅酸铝、沸石分子筛、堇青石、氧化钛、硅酸铝锂、锆石、长石、石英、熔凝硅石、高岭土、硅藻土和莫来石构成的一组物质。

所述的助剂可以为含磷、硅、硼、氟、锌、钛、镧、钒、铈化合物构成的一组物质中的一种或者几种。

所述的粘合剂为常规成型过程中添加的粘合剂，如可以为硝酸、甲酸、草酸、醋酸、柠檬酸、聚乙烯酰胺或磷酸铵等。粘结剂与原料和助剂混合后，可使制备的可塑体具有一定延展性和可塑性。

步骤（2）中所述模具为具有特殊结构的刚性体，其内部为中空，用以填充可塑体和预制件。模具可以设计为任意形状，比较常用的有球形、椭球形、圆柱形、棱柱形、立方体及它们的变形体。模具的尺寸可根据需要任意在任意范围内选择，尤其以10～500mm之间为佳。

所述的预制件为具有三维立体结构的热塑性材料，其立体结构为开放式柱状（或片状）组合体，柱与柱相交，相交形成区域为开放式结构，其间不能形成封闭死空间，以便让可塑体进入和填充至充满。预制件的柱状体外沿与模具内壁相交，烧掉预制件后形成开放的三维贯通孔通道；预制件与模具之间的空穴为可塑体填充区。所述预制件的材料可以为蜡、高分子聚合物（如聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚酰胺、聚氨酯、聚丙烯腈、塑料、橡胶、纤维等）等。该材料应具有高温软化、熔融和可燃或高温可分解气化等性质，经过干燥、焙烧过程，烧掉预制件，即形成所需的孔道。通常构成预制件的柱状体直径为0.5～100mm之间，预制件结构以及外观尺寸根据模具尺寸来确定，以制备出开放孔道。