【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及化工催化领域，特别涉及一种具有壳核结构的超疏水陶瓷微球载体及其制备方法。
技术介绍
1、疏水材料是指材料的表面与水分子之间具有相互排斥作用，导致水分子不能在材料表面铺展，而是形成具有大于90°表观接触角和小于20°滚动角的水滴。当表观接触角大于150°和滚动角小于10°，材料具有超疏水性。
2、超疏水材料在核
内也有很多重要的应用，例如氢-水同位素交换高性能催化剂是从海水中提取氘、重水升级和含氚废水治理等核技术的核心。其中，液相催化交换(lpce)工艺、复合电解-催化交换工艺(cece)以及双温催化交换工艺(dtce)均需要使用疏水催化剂，而dtce工艺还要求催化剂能耐高压，并且，在海水中极端温度可以达到404℃，在高温下对于催化剂的疏水性能具有更高要求。
3、常规设计的载体的超疏水表面结构是脆弱的，稳定性差，在高温200℃～300℃的使用环境下疏水性能损耗较快(即接触角下降)，现有技术仍有改进的空间。
技术实现思路
1、本专利技术的主要目的是提出一种具有壳核结构的超疏水陶瓷微球载体及其制备方法，有助于获得一种在高温200～300℃的使用环境下损耗率较低的超疏水陶瓷微球载体，表面超疏水性能稳定性好，克服
技术介绍
中载体的超疏水表面结构脆弱、稳定性差，在高温200℃～300℃的使用环境下接触角损耗率较快的技术问题。
2、为实现上述目的，本专利技术提出一种具有壳核结构的超疏水陶瓷微球载体，以多孔陶瓷微球为内核，在多孔陶瓷微球上包覆有
3、本方案中，以多孔陶瓷微球作为内核，以堇青石层为壳层，形成壳核结构，结合了两者的优势，多孔堇青石层疏水化性能优异，能够形成硅氧键，与聚四氟乙烯膜层紧密结合，所形成的载体在高温下损耗率较低，具有稳定超疏水性能。
4、优选的，多孔陶瓷微球的半径厚度d1为400～600μm，多孔堇青石层厚度d2为400～600μm，多孔陶瓷微球的孔径d1和多孔堇青石层的孔径d2为50-200nm。本优选方案有利于得到一种容重近似于1kg/m3的壳核结构的陶瓷微球载体，能够与水互溶，当容重过大时，陶瓷微球载体会沉入水中，当容重过小时，陶瓷微球载体会上浮，从催化剂载体的使用角度来说，容重接近1kg/m3更有利于捕捉水中的气体。
5、优选的，多孔陶瓷微球为氧化锆陶瓷微球。
6、优选的，氧化铈疏水层的厚度为1-8微米。与载体表面堇青石层结合后有助于陶瓷微球表面获得超疏水性能，但超疏水表面结构较为脆弱。
7、本专利技术还提出如一种具有壳核结构的超疏水陶瓷微球载体的制备方法，包括如下步骤：
8、s1，提供多孔陶瓷微球；
9、s2，在多孔陶瓷微球上包覆多孔堇青石层；
10、s3，在多孔堇青石层上附着氧化铈，形成氧化铈疏水层；
11、s4，在氧化铈疏水层上覆盖聚四氟乙烯，形成聚四氟乙烯膜层。
12、优选的，多孔陶瓷微球为多孔氧化锆陶瓷微球、多孔氧化铝陶瓷微球、多孔碳化硅陶瓷微球中的至少一种。优选的多孔陶瓷微球以具有耐高温急冷性能和耐高压性能为选择标准，耐高温急冷性能指的是多孔陶瓷微球加热到300℃急冷至常温，反复50次不开裂，耐高压性能指的是多孔陶瓷微球能耐7n的静压力而不碎裂，本领域技术人员在了解本优选的原则后，也可选择其他符合本标准的多孔陶瓷微球进行替换。采用本优选的多孔陶瓷微球所制备出来的载体既耐高温、又耐高压。
13、陶瓷微球指的是通过陶瓷骨料经过成型工艺形成的直径在毫米级别的球形材料，制备多孔陶瓷微球的过程中需要将陶瓷骨料与造孔剂和粘结剂等辅料均匀混合，然后成型并烧结，常规成型工艺还有转动成型、油柱成型和喷雾成型等成型工艺，在本方案中多孔陶瓷微球的制备方法优选为滴球成型工艺，滴球成型工艺指的是滴注成型，是一种新型的模具生产工艺，将浆料放入模具与接受面有合适的距离，形成球形度良好的陶瓷材料。
14、优选的，步骤s2中，使用滚球法在多孔陶瓷微球上包覆多孔堇青石层。本方法特别适用于以滴球成型工艺制得的多孔陶瓷微球。
15、优选的，步骤s3中，氧化铈疏水层通过水热法在多孔堇青石层上原位合成，形成具有微纳结构的氧化铈疏水层。
16、优选的，步骤s4为先用含硅氧键的硅烷类化合物的醇溶液对氧化铈疏水层处理，然后再覆盖聚四氟乙烯。含硅氧键的硅烷类化合物通过氢键作用增强氧化铈疏水层的结构稳定性，同时含硅氧键的硅烷类化合物游离出硅氧键，利用堇青石层可通过硅氧键与聚四氟乙烯结合成膜的特点，以更为牢固的化学键作用使得形成的载体的超疏水性能更为稳定，不易损耗。
17、优选的，含硅氧键的硅烷类化合物为1h,1h,2h,2h-全氟癸基三乙氧基硅烷(pfdts)、十七氟癸基三甲氧基硅烷、聚二甲基硅氧烷(pdms)、辛基三甲氧基硅烷中的至少一种，进一步优选的，含硅氧键的硅烷类化合物的体积浓度为0.1～2％。
18、优选的，在步骤s4中，覆盖聚四氟乙烯的步骤中至少包括两次覆膜，具体包括如下步骤：
19、将表面活性剂与聚四氟乙烯溶液混合均匀，对陶瓷微球载体进行第一次覆膜处理；再使用聚四氟乙烯溶液，进行多次覆膜处理。
20、本方案通过加入表面活性剂，降低体系表面能以达到润湿效果，使得聚四氟乙烯可以通过硅氧键与多孔堇青石层牢牢结合，在载体表面形成聚四氟乙烯膜层，第一次覆膜后，其表面仍残留有表面活性剂，使得载体表面不均匀，通过使用聚四氟乙烯溶液进行多次覆膜处理，有效改善了聚四氟乙烯膜层的均匀性，提高了覆膜效果。
21、优选的，表面活性剂为曲拉通x-100、聚氧乙烯醇、聚醚多元醇、聚氧乙烯烷基胺中的至少一种。
22、优选的，覆膜处理的单次处理时间为10～60分钟，第一次覆膜处理使用0.1～2wt％表面活性剂与1-5wt％的聚四氟乙烯溶液；多次覆膜处理使用1-5wt％的聚四氟乙烯溶液。覆膜处理时聚四氟乙烯溶液和表面活性剂需要在合理的比例范围内进行，否则可能因为聚四氟乙烯溶液比例过高附着不均匀，过低较难附着，或者因为活性剂比例过高在载体表面残留破坏疏水性能稳定性，过低而不足于降低体系表面能，难以覆膜。
23、本专利技术还提出一种具有壳核结构的超疏水陶瓷微球载体，由上述任一方案中的制备方法制备而成。
24、有益效果：本专利技术主要可用于从海水中提取氘、重水升级等方面的应用，本专利技术以多孔陶瓷微球作为内核，以堇青石层为壳层，形成壳核结构，所形成的核壳结构在合理的厚度范围内有利于获得容重约等于1的kg/m3的陶瓷微球载体，有助于催化反应进行，利用多孔陶瓷微球具有的高比表面积、利于催化反应进行与多孔堇青石层的高强度、利于覆膜的特点结合起来，在多孔堇青石层上覆盖有氧化铈疏水层后形成结构不稳定的超疏本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种具有壳核结构的超疏水陶瓷微球载体，其特征在于，以多孔陶瓷微球为内核，在所述多孔陶瓷微球上包覆有多孔堇青石层，形成具有壳核结构的陶瓷微球载体，在所述多孔堇青石层上覆盖有氧化铈疏水层，所述氧化铈疏水层具有微纳结构，在所述氧化铈疏水层外覆盖有聚四氟乙烯膜层。
2.如权利要求1所述的超疏水陶瓷微球载体，其特征在于，所述多孔陶瓷微球的半径厚度d1为400～600μm，所述多孔堇青石层厚度d2为400～600μm，所述多孔陶瓷微球的孔径D1和所述多孔堇青石层的孔径D2为50～200nm。
3.如权利要求1所述的超疏水陶瓷微球载体，其特征在于，所述多孔陶瓷微球为多孔氧化锆陶瓷微球。
4.如权利要求1所述的超疏水陶瓷微球载体，其特征在于，所述氧化铈疏水层的厚度为1-8微米。
5.如权利要求1～4中任意一项所述的具有壳核结构的超疏水陶瓷微球载体的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
6.如权利要求5所述的陶瓷微球载体的制备方法，其特征在于，所述多孔陶瓷微球为多孔氧化锆陶瓷微球、多孔氧化铝陶瓷微球、多孔碳化硅陶瓷微球中的至少一种。<...
【技术特征摘要】
1.一种具有壳核结构的超疏水陶瓷微球载体，其特征在于，以多孔陶瓷微球为内核，在所述多孔陶瓷微球上包覆有多孔堇青石层，形成具有壳核结构的陶瓷微球载体，在所述多孔堇青石层上覆盖有氧化铈疏水层，所述氧化铈疏水层具有微纳结构，在所述氧化铈疏水层外覆盖有聚四氟乙烯膜层。
2.如权利要求1所述的超疏水陶瓷微球载体，其特征在于，所述多孔陶瓷微球的半径厚度d1为400～600μm，所述多孔堇青石层厚度d2为400～600μm，所述多孔陶瓷微球的孔径d1和所述多孔堇青石层的孔径d2为50～200nm。
3.如权利要求1所述的超疏水陶瓷微球载体，其特征在于，所述多孔陶瓷微球为多孔氧化锆陶瓷微球。
4.如权利要求1所述的超疏水陶瓷微球载体，其特征在于，所述氧化铈疏水层的厚度为1-8微米。
5.如权利要求1～4中任意一项所述的具有壳核结构的超疏水陶瓷微球载体的制备方法，其特征在于，...
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