[发明专利]水滑石浆料及其制备和结构化催化剂及其制备方法

说明书

本发明属于复合氧化物材料制备技术领域，特别涉及一种作为前驱物的可挤出并定型的水滑石浆料，及其制备方法，以及该水滑石浆料烧结得到的结构化复合氧化物催化剂，及该结构化复合氧化物催化剂的制备方法。所述水滑石浆料包括以下组分：以重量份计，水滑石粉体20～80份，聚丙烯酸0.05～0.5份，丙三醇0.5～3份，聚乙二醇0.2～1.3份，甲基纤维素9～19份，若干份去离子水，水滑石粉体和去离子水的比例是0.7～1.3。本发明首次提供了一种适合直接挤出成型或者3D打印的水滑石浆料，该浆料具有优良的流变学性能，挤出的产物能够烧结定型。本浆料的制备利用了镁铝水滑石粉体粒径小，固相含量高，粘度低的特点，浆料具有足够高的屈服应力和储存模量，适于3D打印。

技术领域

本发明属于复合氧化物材料制备技术领域，特别涉及一种作为前驱物的可挤出并定型的水滑石浆料，及其制备方法，以及该水滑石浆料烧结得到的结构化复合氧化物催化剂，及该结构化复合氧化物催化剂的制备方法。

背景技术

水滑石(Layer Double Hydroxides,简称LDHs)是一类典型的阴离子型层状材料，并与其衍生物类水滑石、柱撑水滑石统称为层状双金属氢氧化物。水滑石高温煅烧的产物是复合氧化物(LDO)，不仅具备硬度高、抗冲击、强度高、电绝缘性良好等优良性能；也具备陶瓷产品耐高温、耐腐蚀、耐磨损的特点；同时由于其在红外光、可见光、紫外波段有良好的透过率，因此可以作为紫外(UV)光电子器件，介质材料，光学材料，和传感器。LDHs和LDO因具有独特的组成和结构特性，从而可作为碱性催化剂、氧化还原催化剂、酸碱双功能催化剂以及催化剂载体等在催化反应中得到广泛应用。由于LDHs和LDO均存在碱中心，因而可用于碱催化，其主要被用于烯烃氧化物聚合、醇醛缩合和烷氧基化等反应中。

传统的水滑石用于催化常以粉末形式存在，不便于气固分离或液固分离，不能实现自支撑，需要利用其他物质为载体，或需要加入无机粘合剂(例如氧化铝、硅胶、水泥粉等)提高机械强度，这会减少催化剂与反应物的有效接触面积，从而削弱催化效果。

结构化催化剂则是过程强化概念在催化反应中的具体体现。结构化催化剂是具有连续的、单一的、整体的结构化基体的催化剂类型。结构化催化剂与反应器技术综合考虑催化科学与化学工程在多尺度的要求，通过对微观结构的精细设计，及对宏观结构的协同耦合，优化催化剂床层流体力学行为、提高传质/传热性能，同时还可以使设备结构更加紧凑、降低成本，因而受到广泛关注

利用水滑石载体催化剂设计为结构化催化剂，将极大的扩展水滑石在冶金、航天等领域的应用，但是尚缺乏将水滑石制备成型并转化复合氧化物的技术。

为了解决上述问题，提出本发明。

发明内容

本发明第一方面提供一种水滑石浆料，所述水滑石浆料包括以下组分：以重量份计，单分散水滑石粉体20～80份，聚丙烯酸0.05～0.5份，丙三醇0.5～3份，聚乙二醇0.2～1.3份，甲基纤维素9～19份，若干份去离子水，水滑石粉体和去离子水的比例是0.7～1.3；

所述分散剂选自聚丙烯酸或者硬脂酸钠中的至少一种。

优选地，所述单分散水滑石粉体的制备方法如下：依次用水、乙醇和丙酮洗涤所述水滑石粉体。

优选地，水滑石粉体和去离子水的比例是0.8～1.2。

优选地，所述甲基纤维素使用浓度为10～20wt％的甲基纤维素溶液。

所述水滑石粉体包括：含铝水滑石；含铝水滑石包括：镁铝水滑石粉体、锌铝水滑石粉体、钙铝水滑石粉体，镍铝水滑石粉体，钴铝水滑石粉体等；

其中，镁铝水滑石粉体包括：二元镁铝水滑石粉体、多元镁铝水滑石粉体、和负载金属镁铝水滑石粉体等；

所述多元镁铝水滑石粉体包括镍镁铝水滑石粉体、镍钴镁铝水滑石粉体等；