[发明专利]将催化剂涂覆在基材上的方法

说明书

根据35U.S.C.§119，本申请要求于2011年2月28日提交的美国临时专利申请序列号61／447257的优先权，本申请是基于该临时专利申请的内容并且其全部内容以参考的方式并入本文中。

技术领域

本公开涉及一种利用聚合物胶乳用催化活性材料涂覆基材的方法。

背景技术

已知的碳涂层是使热固性树脂前驱体发生交联并在惰性气氛中在通常>800℃的温度下碳化而制备。可替代地，可以将碳制成细粉，对其进行加热活化以增加表面积，再经化学处理而形成被部分氧化的表面。然后，将以这种方式制备的碳粉用金属盐类浸渍，以提升催化和选择性吸附性能。

发明内容

我们发现，胶乳聚合物粘结剂足以使活性碳粉上具催化活性的铂结合在堇青石蜂窝体上同时不影响其催化活性(例如用于加氢)。在涂覆步骤后或者在使用处理下，聚合物粘结剂不被去除或被分解。在一些实施方式中，精细化学合成中的加氢反应(特别是基于液体的加氢反应)是在低于聚合物分解温度的温度下进行。另外，在基于液体或溶液的反应中，粘结剂可以抑制磨耗。在将催化剂更好地制成用于一些用途的粉末的情况下，本发明涂覆方法将催化剂制备与涂布步骤分离。

本文中所述方法将在固化后保持催化活性的携带催化剂的活性碳(例如Pt／C)涂覆在基材上。该方法使用分散的聚合物(尤其合适的是胶乳)作为粘结剂。胶乳通常被定义为聚合物在水性介质中的稳定分散体(通常是胶状)。该方法还公开了将聚合物T_g和胶乳pH值用作影响浆料流变性能和粘结剂(附着力)质量的决定因素。

本文中公开了一种用催化活性材料涂覆基材的方法，该方法包括制备包含催化活性材料和水的浆料；其中催化活性材料包括活性碳；制备包含玻璃化转变温度为10℃至30℃的聚合物胶乳的粘结剂；将浆料与粘结剂混合以形成混合物；以及将该混合物涂覆在基材上以实现20至30wt％的混合物负载量。

将在后面的详细说明中说明本发明的其它特征和优点，基于该说明本领域技术人员将容易地理解其它特征和优点或者通过实施如书面描述和其权利要求中所描述的实施方式而认定。

应该理解的是，前面的概述以及下面的详细描述都只是示例性的，旨在提供便于理解权利要求的本质和特征的概述或框架。

附图说明

图1示出了根据一个实施方式的将NO转化成NH₃的图。

图2示出了根据另一个实施方式的将NO转化成NH₃的图。

具体实施方式

本文中公开了一种用催化活性材料涂覆基材的方法，该方法包括：制备包含催化活性材料和水的浆料(其中催化活性材料包括活性碳)；制备包含玻璃化转变温度为10℃至30℃的聚合物胶乳的粘结剂；将浆料与粘结剂混合以形成混合物；以及将该混合物涂覆在基材上以实现20至30wt％的混合物负载量。

示例性的基材包括：玻璃、陶瓷、玻璃-陶瓷、聚合物、或金属，包括其组合。一些示例性的基材材料包括：堇青石、莫来石、粘土、氧化镁、金属氧化物、滑石、锆石、氧化锆、锆酸盐、氧化锆-尖晶石、硅酸镁铝、尖晶石、沸石、氧化铝、二氧化硅、硅酸盐、硼化物、氧化铝-钛酸盐、铝-硅酸盐，例如陶瓷、铝硅酸锂、氧化铝-二氧化硅、长石、二氧化钛、熔融石英、氮化物(例如氮化硅)、硼化物、碳化物(例如碳化硅)、氮化硅、金属碳酸盐类、金属磷酸盐类，其中金属可以是例如Ca、Mg、Al、B、Fe、Ti、Zn、或者这些的组合。

在各实施方式中，基材呈蜂窝形状，包括进口端、出口端、和从进口端延伸到出口端的多个小室，这些小室是由交叉的壁所限定。

在一些实施方式中，催化活性材料是活性碳。通过加热或者化学方法使活性碳活化。本文中公开的一些实施方式包括活性碳，该活性碳的孔径为0.001微米至100微米。在一些实施方式中，活性碳中至少50％、至少60％、至少70％或至少80％的孔具有在0.01微米至1.0微米范围内的直径。在一些实施方式中，活性碳中至少10％、至少15％或至少20％的孔具有在5.0微米至50微米范围内的直径。在一些实施方式中，活性碳包含微孔、中孔、和大孔。如本文中的定义，微孔具有2纳米或小于2纳米的孔径，中孔具有在2至50纳米范围内的孔径，大孔具有大于50纳米的孔径。示例性的活性碳包括美国专利第6，024，899和6，248，691号中所公开的活性碳，这两个专利的内容均以参考的方式并入本文中。