[发明专利]一种电加热整体式金属基催化反应器及其制备方法

权利要求书

1.一种电加热整体式金属基催化反应器的制备方法，其特征在于，其包含以下步骤：

一、电加热整体式金属基催化反应器反应基体制备

a. 将FeCrAl金属丝制成径向方向上的多层螺旋结构，或将FeCrAl金属片制成径向方向上多层螺旋结构或来回折叠式的平面结构，以获得整体式金属基体；

b. 将整体式金属基体在空气氛围中于750～1050℃高温处理1～10h，从而在金属表面氧化出一层Al₂O₃晶须；

二、电加热整体式金属基催化反应器反应涂层制备

a. 配置浆料：按照质量百分比为Al₂O₃ 70～90%，Al溶胶 5～20%，增粘剂0.5～1%配制浆料，球磨30～180min，陈化5～12h备用；

b. 催化剂干燥、焙烧：采用浸渍提拉法在处理好的基体表面制备涂层，随后80～120℃烘干10～180min，350～650℃焙烧30～360min；

c. 在氧化后的金属基体上涂覆一层γ-Al₂O₃载体涂层；

三、电加热整体式金属基催化反应器活性组分负载

a. 配制活性组分前驱体溶液：将硝酸铜和硝酸锌按照摩尔比1:1配制，分别溶于去离子水中，配置成摩尔浓度为1～6mol/L的盐溶液，常温搅拌0.1～10h，制备得到浸渍盐溶液；

b. 采用过量浸渍方法负载催化剂，将整体式金属基体在盐溶液中浸渍0.5～10h，使用气体将基体表面多余的液体吹掉，在50～150℃烘箱干燥2～15h，接着在N₂氛围中以0.5～8℃/min的速率升温至300～450℃焙烧0.5～5h，随后随炉冷却，制得所述整体式催化剂，活性成分的负载量为0.01～50%；

c. 整体式催化剂还原，将所得整体式催化剂以0.5～10℃/min的速率升温至350～500℃，在体积分数为5%～20%的H₂/N₂混合气氛中还原1～5h，制得具有催化活性的整体式电加热金属基催化剂；

四、电加热整体式金属基催化反应器制备

a. 催化剂装填；

将制备完成的整体式电加热金属基催化剂通过绝缘体将多层催化剂层隔开，放置于石英管中，再将石英管放置于不锈钢管中，不锈钢管两端作为电源线和热电偶的引入口；

b. 电源连接；

将催化剂两端同电源连接，保持连接紧密，即制备完成电加热式整体式催化反应器；

反应物通入电加热催化反应器后，打开电源对电加热金属基催化剂电路施加电流，整体式金属基催化剂基体产生焦耳热直接将催化剂加热到反应所需温度而发生反应；

所述的催化剂包含基体、载体和活性组分，载体负载在金属基体上，活性组分担载在载体上，并制备成整体式电加热金属基催化剂；或者为三部分非整体集成在一起；

电加热连接方式是整体式电加热金属基催化剂放置于内壁绝缘的反应器中而制成电加热催化反应器，催化剂两端与电路进行连接，反应物通入电加热催化反应器后，打开电源对电加热金属基催化剂电路施加电流，整体式金属基催化剂基体产生焦耳热直接将催化剂加热到反应所需温度而发生反应。

2.如权利要求1所述的一种电加热整体式金属基催化反应器的制备方法，其特征在于，所述的基体材料为导电的FeCrAl金属基体。

3.如权利要求1所述的一种电加热整体式金属基催化反应器的制备方法，其特征在于，所述整体式基体中构成螺旋结构或平面结构的金属丝或金属片间存在绝缘体间隔。

4.如权利要求1所述的一种电加热整体式金属基催化反应器的制备方法，其特征在于，所述的活性组分前驱体是铜，锌，铂，钯，镁，铁，镍化学元素硝酸盐中的一种，或者是铜，锌，铂，钯，镁，铁，镍硫酸盐，氯酸盐的一种或者两种的混合。

5.如权利要求1所述的一种电加热整体式金属基催化反应器的制备方法，其特征在于，装填整体式电加热金属基催化剂的容器是管式反应器，板式反应器，微反应器中的一种。