[发明专利]新型金属陶瓷催化剂

说明书

本发明涉及到金属陶瓷的新的应用领域：用作高温、高空速、强放热反应催化剂，尤其适合氧化反应。在高温、高空速、强放热反应中，由于反应温度较高，要求催化剂较高的耐热性和耐热震能力；由于反应空速高，则要求催化剂具有较好的耐冲击能力即较好的机械强度，也要求催化剂具有较好的耐气流冲刷能力即较好的耐磨性；同时由于高的反应空速，对催化剂要求内表面低，外表面高，这就要求催化剂具有较好的成型性，能加工成高外表面的形状如蜂窝状，并同时满足对机械性能的要求；在高温、高空速、强放热反应中，活性金属组分易于流失。以金属陶瓷为催化剂能满足上述所有要求。

金属陶瓷是金属或合金为粘结剂的非均质陶瓷材料，具有金属和陶瓷双重性能：抗高温、抗氧化腐蚀和优良的耐磨性，一般用于硬质刀具、发动机和火箭喷嘴涂层(如Ni-基金属碳化物(TiC、WC、ZrC等)陶瓷主要用作硬质切削刀具、高温轴承等，WC-Cr₃C₂-Ni用于制备马达高耐磨耐温(JP06299973)涂层)，并具有良好的成型性可制成管件及大件异型制品。通过火焰、等离子等方法可喷涂在金属或陶瓷等材质表面。其金属和陶瓷颗粒(可细达100nm)具有良好的润湿性和相近的热膨胀性，金属相一般为15-85％，金属在陶瓷颗粒表面形成均匀薄层。当采用控制腐蚀方法剥去外表金属，则裸露带节点的金属网可作为金属催化剂使用。由于活性金属相在催化剂中是以网状整体存在，因而具有较好的抗活性组分流失能力。

目前，金属陶瓷用于与催化相关领域是用作甲烷和氧燃料电池阳极：如Ni-Y₂O₃/Y₂O₃-ZrO₂，Ni/ZrO₂，Ni-Y₂O₃/Chromite等，可添加Ce(金属相)、Pr、Ti、Cu、贵金属、氧化铈等，在一定条件下可形成2-12M²/g表面积(EP 525844)，作为燃料电池阳极其过程为甲烷在Ni上分解为C和H，再在金属和陶瓷边缘形成CO、CO₂、H₂O，产物与温度和氧量有关(EP799909)。

金属陶瓷直接用作催化剂的领域除用作汽车尾气净化催化剂(JP04243524、DE3541705)外，还未见其它报道。采用金属陶瓷催化剂适合于有机和无机物的氧化反应：如甲烷直接氧化制合成气、硝酸工业中氨氧化、硫酸工业中SO₃制备等。