[发明专利]一种高耐磨超双疏的催化剂涂层及其制备方法与应用

说明书

本发明涉及催化剂技术领域，具体提供了一种高耐磨超双疏的催化剂涂层。通过在催化剂载体的表面制备超双疏涂层，能够有效地减缓催化剂表面的积炭速率，从而延长催化剂的寿命。该超双疏涂层通过其表面的嵌入式复合微球，避免了现有技术中难以克服的超双疏涂层表面的无机颗粒受摩擦力被带离涂层而使得微观粗糙结构遭到破坏的问题。还通过在复合微球的内核和壳体之间设置空隙，在固液界面形成了稳定的气腔，有效阻挡液滴的浸润，从而进一步提高疏油疏水性能。本发明提供的高耐磨超双疏的催化剂涂层，采用的材质均为容易制得或可以直接购买的产品，且制备工艺简单易操作，具有很好的工业应用前景。

技术领域

本发明属于催化剂技术领域，具体涉及一种高耐磨超双疏的催化剂涂层及其制备方法与应用。

背景技术

加氢催化剂在运行过程中容易产生积碳(又称结焦)，当这些积碳覆盖催化剂的活性中心，就会导致催化剂失活，此时必须对催化剂进行再生处理才能使之恢复活性，但这必然会降低催化效率、增加生产能耗。由于超双疏材料具有防污、防雾、低黏附性、自清洁等优点，若能使催化剂具有超双疏表面，就可以减缓积炭速率，延长催化剂的使用寿命。所谓超双疏(即疏油疏水，又可称为“憎一切”)是指某一固体表面上的水静态接触角和油静态接触角都大于150°，且滚动角都小于5°；而只有同时具有低的表面能和粗糙的微观结构才能使固体表面具有超双疏性能，表面能越小、微观结构越粗糙，则疏油疏水性能越好。

目前已有不少关于超双疏材料的报道，其中研究最多的是将经疏水疏油改性的二氧化硅、二氧化钛、四氧化钛等无机纳米颗粒与有机疏水材料共混来制备复合超双疏表层。但上述技术中所用的无机纳米颗粒通常需要经过氟改性处理以降低其表面能，然而经过氟改性的无机颗粒往往与有机疏水材料之间的相容性较差，粘合力较弱，导致超双疏材料内部的无机颗粒分布不均匀以及表面的无机颗粒易损耗，并且还使得超双疏表面的微观结构在加工和使用过程中容易受外力作用而被破坏，上述因素严重限制了超双疏材料的使用寿命，这也正是目前尚未出现超双疏材料工业产品的原因所在。

为此，中国专利文献CN104371498B公开了一种持久耐磨的超双疏涂层，其包括环氧树脂底层和改性的聚偏氟乙烯表层，通过使底层与表层之间发生反应以将含氟高分子聚合物禁锢在涂层内部，并在表层中添加无机纳米颗粒构建了二元粗糙结构，制得了超双疏涂层。虽然上述技术声称其通过提高涂层内部含氟量来实现持久的耐磨性能和双疏性能，但事实上该技术中的涂层表面仍然容易被磨损，也即是，上述技术并未真正解决超双疏材料不耐磨的缺陷，涂层仍会逐渐变薄以致最终失去超双疏性能。若催化剂表面的超双疏涂层容易损失消耗，则无法达到提高催化效率、降低能耗的目的，所以，如何制备出一种高耐磨、性能持久的超双疏催化剂涂层，是目前本领域亟需解决的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于克服现有的超双疏涂层因表面的微观粗糙结构易被破坏而导致的涂层耐磨性差、疏油疏水性能无法持久的缺陷，进而提供一种微观粗糙结构稳定、高耐磨、性能持久的超双疏催化剂涂层。

为此，本发明实现上述目的所采用的技术方案如下：

一种涂层，包括涂层本体及部分嵌入所述涂层本体中的若干复合微球，其特征在于，每个所述复合微球均包括一内核和一非封闭的壳体，所述内核可自由转动地设置于所述壳体内，部分所述内核由所述壳体的非封闭处凸出于所述涂层本体的表面；

所述涂层本体与所述内核的材质均为疏油疏水材料。

所述涂层本体与所述内核的材质均为超双疏材料。

所述壳体恰好嵌入所述涂层本体内。

所述内核为球形。

所述内核的粒径为0.5-50μm，优选为1-5μm。

所述壳体的厚度为20-60nm，优选为30-50nm。

一种涂层的制备方法，包括以下步骤：