本实用新型专利技术涉及一种毛细管式催化剂，所述的催化剂外观为圆柱体或长方体，内部包括单根圆形毛细玻璃管组成的毛细玻璃管束，和填充于单根圆形毛细玻璃管之间空隙的胶状物质，所述的单根圆形毛细玻璃管内壁设有两个涂层，由内壁向中心分别为BaTiO3涂层、Pt/TiO2涂层。本实用新型专利技术所述的毛细管式催化剂具有通孔，直径0.1~0.5mm，空气阻力小，催化活性好。
【技术实现步骤摘要】
本技术涉及一种催化剂结构，尤其是一种毛细管式催化剂。
技术介绍
目前，用于消除甲醛的各种空气净化器主要采用活性炭为吸附剂，此种方法较为简单，但因为甲醛的沸点较低(-20℃ ) 且分子具有较强的极性，所以在室温下气态甲醛在表面为非极性或者弱极性活性炭等材料上的吸附一般较弱，因此在实际应用中通常需要对这些多孔物质进行改性，以提高其吸附能力。然而，无论物理吸附还是化学吸附都不能得到满意的效果，因为当吸附和脱附达到平衡时( 即吸附饱和时)，吸附剂就会失效或需要再生。而公认的较为理想的甲醛消除方法是采用催化氧化技术使甲醛在低温下氧化分解为无害的H2O 和CO2，该法高效、环保，能从根本上消除甲醛污染。目前该类型的催化剂主要是涂覆在分子筛或多孔陶瓷材料的外表面，这样的催化剂孔隙小，风阻大，失活后内部孔道催化剂很难再生。如在中国专利技术专利CN 1321722C中报道了采用多孔陶瓷为载体，以稀土氧化物为涂层，再负载少量的贵金属成分的催化剂可实现低浓度甲醛(0.4ppm)100％转化，但该催化剂不适用于高浓度甲醛催化氧化消除。
技术实现思路
本技术所要解决的问题是克服现有技术存在的不足，尝试提供一种毛细管式催化剂。现有催化剂的缺点包括：催化剂小球3~5mm，密集后，风阻较大，能耗大；催化剂失活后，再生困难，需要取出催化剂进行高温还原处理。本技术的目的在于针对现有技术中的这些不足之处而提供一种毛细管柱式催化剂，该催化剂采用玻璃毛细管为载体，毛细管内壁涂覆有高介电常数材料钛酸钡，和Pt/TiO2催化剂，从而获得具有室温分解甲醛气体为二氧化碳及水的毛细管柱式可等离子再生催化剂，该催化剂具有通孔，风阻小，放入等离子区域进行快速再生，从而解决了现有催化剂的技术缺陷。本技术巧妙地借助玻璃毛细管的结构，在管壁上设置两个涂层：BaTiO3涂层和Pt/TiO2催化剂涂层。前者作用在于增强等离子区域的强度，也使整个结构内充满等离子，从而快速将有机气体分解完全；后者用于催化甲醛分解。本技术所述的毛细管式催化剂，所使用的玻璃毛细管是由普通的单根玻璃毛细管捆绑成束而成，使用耐高温胶水（能够适应400摄氏度），单根玻璃毛细管彼此之间通过胶合作用连接在一起。所使用的单根玻璃毛细管的根数为100-1000根，根数低于100催化效果不佳，根数越多，催化剂的相应表面积越大，效果越好，根数高于1000则操作难度大，不仅难于捆绑，而且难于涂覆均匀。若所需要的催化剂量较大，可以将本技术所制备的单份催化剂组合，获得所需的大面积产品。本技术所使用的单根圆形毛细玻璃管可以对称分布，也可以不对称，取决于本技术所述的毛细管式催化剂的运用场合和设计外型需求。一般要求其孔径在0.2~2mm，孔径过细风阻过大，孔径过大催化剂与空气的接触面积下降，转化率下降。本技术所述的毛细管式催化剂，其中的的BaTiO3涂层厚度为20~50um，这是因为BaTiO3的厚度较薄会出现涂覆不均匀，局部可能过薄，对等离子增强较弱；过厚会导致膜层开裂，掉落，故以20~50um为宜。而Pt/TiO2涂层厚度为10~20um， 是因为Pt/TiO2的厚度与成本挂钩，过薄会影响催化剂性能，过厚成本过高，故以10~20um为宜。本技术所述的毛细管式催化剂制备方法如下：1. 纳米BaTiO3溶胶的制备（1）将纳米BaTiO3与水，按1/4的质量比进行混合，添加总重0.3%的BYK110分散剂，以及总重1%的硅烷偶联剂KH550。（2）进行机械混合1小时后，细胞粉碎超声10分钟。2. 纳米Pt/TiO2溶胶的制备（1）将纳米Pt/TiO2与乙醇，按1/8的质量比进行混合，添加总重0.3%的BYK110分散剂。（2）进行机械混合1小时后，细胞粉碎超声10分钟。3. 涂覆BaTiO3的方法采用浸渍提拉法，将酸活化后的玻璃毛细管，浸入到纳米BaTiO3溶胶，进行脱气超声，然后用10cm/min的速度将毛细管提拉，并用100摄氏度烘烤20分钟，反覆进行2次，然后进行高温300摄氏度烧结固化3小时。4. 涂覆Pt/TiO2的方法采用浸渍提拉法，将已涂覆BaTiO3的毛细管，浸入到纳米Pt/TiO2溶胶，进行脱气超声，然后用10cm/min的速度将毛细管提拉，并用100摄氏度真空烘烤10分钟，真空度为100Pa，反覆进行3次，然后300摄氏度高温还原3小时（通入氮氢混合气体，其中含10%体积的氢气）。具体方案如下：一种毛细管式催化剂，所述的催化剂外观为圆柱体或长方体，内部包括单根圆形毛细玻璃管组成的毛细玻璃管束，和填充于单根圆形毛细玻璃管之间空隙的胶状物质，所述的单根圆形毛细玻璃管内壁设有两个涂层，由内壁向中心分别为BaTiO3涂层、Pt/TiO2涂层。进一步的，所述的圆柱体外径为5~10cm；任选的，所述的长方体的边长为5~20cm。进一步的，所述的单根圆形毛细玻璃管的管径为0.2~2mm。进一步的，所述的毛细管式催化剂包含的单根圆形毛细玻璃管的根数为100-1000根。进一步的，所述的BaTiO3涂层厚度为20~50um。进一步的，所述的Pt/TiO2涂层厚度为10~20um。有益效果：本技术所述的毛细管式催化剂具有通孔，直径0.1~0.5mm，空气阻力小，催化活性好；当催化剂因为结焦或及有机气体吸附，而失去活性时，可以将催化剂放入等离子区域进行快速再生，耗时10~30分钟即可完全再生；该催化剂使用高介电钛酸钡作为基底涂层，可以增强等离子区域的强度，也使整个结构内充满等离子，快速将有机气体分解完全。附图说明图1是本技术实施例1提供的单根圆形毛细玻璃管示意图；图2是本技术实施例1提供的毛细管式催化剂截面示意图；图3是本技术实施例2提供的毛细管式催化剂截面示意图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本技术技术方案作进一步阐述，本实施方式可具有不同的形式并且不应被理解为限于在此阐述的说明。文中相同的附图标记始终代表相同的元件，相似的附图标记代表相似的元件。实施例1一种毛细管式催化剂，其包含的单根圆形毛细玻璃管的根数为200根，单根圆形毛细玻璃管的示意图如图1，该单根圆形毛细玻璃管内壁设有两个涂层，由内壁向中心分别为BaTiO3涂层3、Pt/TiO2涂层2，1为毛细玻璃管内空心，其中BaTiO3涂层厚度为30um，Pt/TiO2涂层厚度为15um，毛细玻璃管的管径为1mm。所述的毛细管式催化剂外观为圆柱体，其截面示意图如图2，内包括由单根圆形毛细玻璃管4呈对称分布组成的毛细玻璃管束（只示出部分单根圆形毛细玻璃管），和填充于单根圆形毛细玻璃管之间空隙的胶状物质5，该胶装物质耐高温，旨在连接单根圆形毛细玻璃管。本实施例只是示例性的，本技术并不限于此种结构，本领域技术人员应该想到，该毛细管式催化剂所包含的单根圆形毛细玻璃管的根数还可以为其它数目，如500根。实施例2本实施例与实施例1基本相同，不同之处在于，该毛细管式催化剂外观为长方体，长方体的长、宽、高分别为10cm、8cm、5cm，其截面示意图如图3所示，图中4为单根圆形毛细玻璃管（只示出部分单根圆形毛细玻璃管），呈对称分布，5为胶状物质，该胶装物质耐高温，旨在连接单根圆形本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种毛细管式催化剂，其特征在于：所述的催化剂外观为圆柱体或长方体，内部包括单根圆形毛细玻璃管组成的毛细玻璃管束，和填充于单根圆形毛细玻璃管之间空隙的胶状物质，所述的单根圆形毛细玻璃管内壁设有两个涂层，由内壁向中心分别为BaTiO3涂层、Pt/TiO2涂层。
【技术特征摘要】
1.一种毛细管式催化剂，其特征在于：所述的催化剂外观为圆柱体或长方体，内部包括单根圆形毛细玻璃管组成的毛细玻璃管束，和填充于单根圆形毛细玻璃管之间空隙的胶状物质，所述的单根圆形毛细玻璃管内壁设有两个涂层，由内壁向中心分别为BaTiO3涂层、Pt/TiO2涂层。2.根据权利要求1所述的毛细管式催化剂，其特征在于：所述的圆柱体外径为5~10cm；任选的，所述的长方体的边长为5~20cm。3.根据权利要求...
【专利技术属性】
技术研发人员：吴子豹，
申请(专利权)人：吴子豹，
类型：新型
国别省市：福建;35
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