[发明专利]一种用于催化剂的超双疏涂层材料及其制备方法与应用

说明书

本发明涉及超双疏材料制备技术领域，具体提供一种用于催化剂的超双疏涂层及其制备方法与应用，该超双疏涂层含有均匀分布的占涂层体积0.5～0.83的无机纳米颗粒，其较高的无机纳米颗粒含量使得涂层表面具有较强的粗糙程度，从而使所制得的涂层展现出优秀的超双疏性能。本发明还提供了超双疏涂层的制备方法，通过多次进行低浓度的颗粒喷涂，使所有纳米颗粒在喷涂至涂层本体上时均呈现良好的分散状态。通过对纳米颗粒进行加热至涂层本体的黏流化温度，使得其在接触到涂层本体时即“镶嵌”、固定于涂层本体之上，而后再通过先冷却再对涂层整体进行加热和超声处理，使得纳米颗粒在保持分散状态的相对位置下进入涂层本体，从而避免了出现纳米颗粒团聚的情况。

技术领域

本发明属于超双疏材料技术领域，具体涉及一种用于催化剂的超双疏涂层材料及其制备方法与应用。

背景技术

超双疏(又称“憎一切”)材料具有防污、防雾、低黏附性、自清洁等优点，因此在日常生活和工业生产的众多领域中都有大量需求。然而，超双疏材料目前仍处在研发阶段，罕见实际的工业产品，即使目前市面上存在的声称能够“憎一切”的涂层产品，也因存在超双疏性能不稳定、使用寿命过短的问题而难以得到推广。鉴于此，越来越多的研究致力于超双疏材料的开发。

若催化剂表面涂覆的超双疏涂层机械性能不足或不够稳定时，不仅不能够避免催化剂表面的污染和催化剂的失活，还有可能加速催化剂的失活；甚至，当涂层脱落时，还会混入反应体系，带来更多不利影响。

研究表明，构建具有超双疏性能固体表面的两个必要因素是低的表面能和粗糙的微观结构，尤其是粗糙微观结构对于疏油性能起关键作用。由于纳米二氧化硅、纳米二氧化钛、碳纳米管等无机微粒的微观尺寸很适合用来构建表面粗糙结构，因而受到了研究人员们的青睐。然而，纳米粒子却存在着致命的缺陷—易于团聚，这就造成纳米粒子在有机双疏材料中的分布数量有限，一旦纳米粒子浓度过高，就会形成自团聚而无法均匀分布于有机材料中；不仅如此，团聚后的纳米粒子还容易与有机材料产生相容问题，导致超双疏材料内部分层，严重影响了涂层材料的机械性能和稳定性能。

为此，中国专利文献CN105820605A公开了一种基于花状二氧化钛纳米颗粒的超双疏纳米涂层的制备方法，该方法先制备得到了花状二氧化钛纳米颗粒，对其进行低表面能修饰后得到超双疏粉体，而后直接将该超双疏粉体通过胶粘的方式涂覆于需要获得超双疏性能的固体表面。虽然上述技术声称其能够将无机粉体以几乎百分之百的浓度分布在涂层表面，但在涂层的实际使用过程中，花状纳米二氧化钛极易损耗，只能通过不断的补充粉体来维持其超双疏性能，也即是，上述技术制得的超双疏涂层仍然存在稳定性差、寿命短的问题。所以，如何克服现有的超双疏纳米涂层中的无机颗粒含量太少或极易损失的缺陷是本领域亟需解决的问题。

在催化剂领域中，众所周知，加氢催化剂在运行过程中容易产生积炭(又称结焦)，当这些积炭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。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。而目前尚未出现有关超双疏催化剂的报道。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于如何克服现有的超双疏纳米涂层中无机颗粒含量太少或极易损失而导致使用寿命过短的缺陷，进而提供一种无机颗粒分布均匀，含量高，性能持久的可用于催化剂表面的超双疏涂层的制备方法与应用。

为此，本发明实现上述目的所采用的技术方案如下：

一种超双疏涂层材料的制备方法，包括以下步骤：

S1、提供一基底，将涂层本体材料涂覆于所述基底上，固化，得涂层本体；

S2、将无机纳米颗粒加热至T₁后分散于所述涂层本体的表面，待无机纳米颗粒与所述涂层本体的温度一致后，加热，直至所述涂层本体达到黏流态并保持5～10min，冷却，固化，得到涂层前体；