[发明专利]一种导热催化剂涂料及其制备方法与应用

说明书

本发明提供了一种导热催化剂涂料及其制备方法与应用，所述导热催化剂涂胶的制备原料包括A组分、B组分以及稀释剂；所述A组分包括催化剂活性组分以及粘合剂；B组分包括石墨烯和分散剂。所述制备方法包括如下步骤：按配方量混合A组分、B组分和稀释剂，砂磨得到所述导热催化剂涂料。本发明通过将催化剂活性组分与石墨烯有机地结合在一起，能够得到稳定的导热催化涂料，提高了催化活性组分和石墨烯的分散稳定性，有利于后期应用过程中催化活性组分和少层石墨烯的均匀成膜性，避免催化活性组分和少层石墨烯的热膨胀系数的差异引起的涂层中催化活性组分和少层石墨烯的开裂。本发明所述制备方法成本低，工艺简单，有利于工业化生产。

技术领域

本发明属于环保催化剂领域，尤其涉及一种导热催化剂涂料及其制备方法与应用。

背景技术

室内装修、家具等排放的醛类、苯系物等挥发性有机气体，以及餐饮油烟中排放的挥发性有机气体，借助催化剂，在300-450℃下，将其催化分解成二氧化碳和水，是最有效的净化技术之一。但是目前市内空气净化器是常温运行，不能提供维持催化分解的热源，室内的污染气体不能催化分解净化。

目前铝翅片散热式石墨烯暖气片是一种新型的暖气片，它与普通暖气片相比具有很大的优势，具有升温快的优点。能够提供的热源可以维持在200-260℃左右。催化剂涂覆在铝翅片散热式石墨烯暖气片上，可以实现散热的同时催化分解室内挥发性有机气体。

催化剂活性组分通常是贵金属和过渡金属氧化物，与石墨烯的热膨胀系数差异巨大，催化层与石墨烯层之间存在界面不匹配问题，加热过程中导致两个界面间开裂脱落的问题。另外石墨烯的表面官能团少，缺少与催化活性组分间的有效衔接，导致两个界面间开裂脱落的问题。此外催化剂活性偏低，往往需要250℃以上的高温才能分解苯系物等挥发性组分。而贵金属的价态是影响催化活性的关键，通过合理设计调控贵金属的组分、含量和价态分布，以及调控贵金属与催化剂载体间的相互作用可以显著提高催化活性，降低催化反应温度至所需的温度。

催化剂与石墨烯涂层均匀混合的方式，一方面借助石墨烯的快速导热散热，与石墨烯密接触的催化活性组分可以快速升温到合适的温度且可以均匀的受热，引导催化活性位点高效率的催化分解苯系物等挥发性有机气体；另一方面借助石墨烯的快速导热散热，催化分解挥发性有机气体产生的放热效应可以快速的散发，避免了催化活性位点的高温团聚引起的失活，可以提高催化活性组分的使用寿命。

CN 106732585A公开了一种挥发性有机气体催化燃烧整体式催化剂及其制备方法，以堇青石为载体，γ-Al₂O₃、氧化物助剂及活性成分Pd为涂层，所述堇青石蜂窝陶瓷载体的质量份数为82-87份，所述γ-Al₂O₃的质量份数为10-14份，所述氧化物助剂的质量份数为0.8-1.5份，所述活性成分Pd的质量份数为0.01-0.05份。通过涂覆方法将Pd分散到特制γ-A_l2O₃载体上，经干燥焙烧得到粉料，再添加粘接剂、润滑剂和水制成浆料，负载在堇青石上面获得催化剂，甲苯分解温度在300℃净化效率约98％。但是所述制备方法存在3次焙烧，浪费能源，且焙烧温度需要550-750℃，时间为3-5h。然而这么高的焙烧温度以及焙烧时间严重破坏了石墨烯铝翅片的固有使用条件。

因此，如何开发一种导热催化涂料，喷涂到铝翅片等金属散热基底上面，可以解决现有石墨烯和催化活性组分热膨胀系数差异引起的涂层界面开裂脱落的问题，以及解决催化剂制备过程中需要高温活化不能满足石墨烯铝翅片等基底的热处理需求，实现高效、低能耗催化分解挥发性有机物质，成为目前研究的重点。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种导热催化剂涂料及其制备方法与应用。本发明所述导热催化剂涂料将石墨烯与催化剂有机地结合在一起，两者密切接触可经喷涂成膜，具有催化活性位点，快速均匀升温，催化活性高的优点；所述制备方法工艺简单、条件温和，易于产业化，具有较高的应用价值。