CN109126655A - 一种镍-磷非晶合金催化反应器及制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种镍‑磷非晶合金催化反应器由镍磷非晶合金复合纤维和催化反应器架子组成，复合纤维长度可连续，断面可为圆形、异形等形状，复合纤维的包覆层为镍‑磷非晶态合金，复合纤维的芯丝材质为聚合物。反应器生产步骤为：(1)采用碱性溶液，对聚合物纤维进行除油脱脂；(2)采用铬酐和硫酸溶液进行纤维表面的粗化；(3)采用酸性的锡盐溶液进行纤维的敏化；(4)采用硝酸银和氨水溶液进行纤维表面的活化；(5)纤维的化学镀镍‑磷；(6)纤维电刷镀镍‑磷非晶合金；（7）镍‑磷非晶合金催化反应器的制备。

Description

一种镍-磷非晶合金催化反应器及制备方法
技术领域
本发明涉及到催化剂生产领域，尤其是涉及一种镍-磷非晶合金催化反应器及制备方法。
背景技术
非晶合金由于具有以下特点；①非晶态合金在很宽的范围内可以制成各种组成的样品，从而可以在较宽大范围内调变它们的电子性质；②催化活性中心可以以单一的形式均匀分布在化学均匀的环境中；③非晶态合金表面具有浓度较高的不饱和中心，且不饱和中心的配位数具有一定的范围，因而使其催化活性和选择性一般优于相应的晶态催化剂；④其表面的非多孔性是其摆脱了多项催化剂存在的反应物种的扩散影响表面反应的问题。
非晶态合金催化剂可以用于加氢、氧化、裂解、异构化等反应。目前，非晶态合金催化剂的制备方法有多种，一般来说可以将其分为两大类：液体骤冷法和原子（离子）沉积法。非晶合金催化电极以沉积薄膜或镀层的二维催化电极为主，但其反应器面积较小，导致产率较小。
非晶合金材料的制备方法，根据材料原始状态的不同可粗略地将这些方法分为：液相法、气相法与固相法。液相法的思想是先将母合金熔配均匀，然后采用提纯和快冷的方式使合金液在短时间内急冷成形，该类法的主要优点是制备简便、周期短，但是所制备合金的尺寸在很大程度上受合金非晶形成能力的限制。这类方法主要有：水淬法、铜模铸造法、高压模铸法、吸铸法、压铸法等。气相法包括真空蒸发、溅射、辉光放电及CVD等方法，得到的是薄膜状非晶态材料。这类方法适于制备α-Ge、及α-Si其它四度配位的化合物非晶态半导体。固相法包括热分解，中子照射、冲击等，如采用固相热分解制备玻璃碳等。在制备薄膜材料的时候，比较容易获得非晶态结构。这是因为薄膜制备方法可以比较容易地造成形成非晶结构的外界条件，即较高的过冷度和低的原子扩散能力。
本发明针对以上问题，提出一种镍-磷非晶合金催化反应器及制备方法。此催化反应器可可广泛应用于气态、液态的催化反应等。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种镍-磷非晶合金催化反应器及制备方法，反应器由镍磷复合纤维和催化反应器架子组成，镍磷复合纤维作为催化剂及催化剂载体，复合纤维来回缠绕于催化反应器架子之上，复合纤维长度可连续，断面可为圆形、异形等形状，复合纤维的断面面积不大于2mm2，复合纤维的包覆层为镍-磷非晶态合金，具体成分为Ni为40-85%，Fe为10-20%，P为6-20%，镍-磷非晶态合金包覆层厚度不大于0.5mm，复合纤维的芯丝材质为聚合物。
一种镍-磷非晶合金催化反应器的生产工艺流程为：
(1) 采用碱性溶液，对聚合物纤维进行除油脱脂；
(2) 采用铬酐和硫酸溶液进行纤维表面的粗化；粗化液组成为铬酐30-100g/L 、200-400ml/L 硫酸，：
(3) 采用酸性的锡盐溶液进行纤维的敏化；敏化液组成为氯化锡5-15g/L，盐酸20-50ml/L ：
(4) 采用硝酸银和氨水溶液进行纤维表面的活化；
(5) 纤维的化学镀镍-磷，溶液组成为：硫酸镍或乙酸镍0.05-0.5mol/L，次磷酸钠0.1-0.5mol/L，络合剂0.1-0.4mol/L，滴定强酸溶液Ph值为2-6，化学镀时溶液温度为30-80℃，化学镀时间为0.5-2min；
上述络合剂为柠檬酸盐、酒石酸；
(6) 纤维电刷镀镍-磷非晶合金，
电刷镀溶液组成：可溶性镍盐2.5-4.5mol/L、酸0.2-1mol/L、次磷酸或次磷酸盐0.3-1.2mol/L， 络合剂2-15g/L、余量水；
上述酸包括硼酸、磷酸、羧酸等多元中强酸；
上述络合剂包括酒石酸、柠檬酸盐、羧酸盐等；
制备工艺参数为：阳极采用石墨板，电刷镀纤维，电极相对运动速度为5-20m/min，滴定强酸溶液使镀液Ph值1-3，施镀温度为30-80℃。
（7）镍-磷非晶合金催化反应器的制备
采用工程结构材料，制成催化反应器架子，将镍-磷非晶合金复合纤维来回缠绕于反应器架子（祥见附图说明）。
本发明的优点是：
（1）选择形状及大小的聚合物纤维，可制备不同规铬和断面形状的镍-磷非晶合金催化反应剂；
（2）可通过调整电刷镀溶液组成，可获得具有不同比例组成镍-磷非晶合金纤维，适用于各种条件下的催化反应；
（3）由于采用电镀法制备非晶合金镀层，其微观表面凸凹不平，增大了反应器可利用面积，提高催化剂的利用效率；
（4）采用复合纤维结构制备催化剂，相比镍磷大块非晶和平板类镍磷非晶合金镀层，本反应器的催化面积更大，也对反应气体或液体的流动影响最小；
（5）由于采用反应器架子缠绕，因此该反应器很容易通过组合和更换架子尺寸和结构来调整反应器的结构与催化剂的布置形式，提高反应器适用于各类反应容器的变化的可能性。
附图说明
图1为本发明设备示意图。催化反应器架子（1），可采用金属、高分子、复合材料的结构材料制成；镍磷非晶合金复合纤维（2），断面可为圆形、异形等形状，包覆层为镍-磷非晶合金镀层，芯丝材质为聚合物。
具体实施方式：
以下结合实施例对本发明作进一步说明：
实施例1：镍-磷非晶合金催化反应器的生产工艺
（1）纤维的表面处理：采用聚丙烯薄带，薄带断面尺寸为0.08×1mm，采用氢氧化钠溶液对聚丙烯薄带进行化学除油脱脂；
（2）聚丙烯薄带的粗化，粗化水溶液配比为70 g/L 铬酐、250ml/L 硫酸，粗化处理温度为60℃，粗化处理时间20min；
（3）聚丙烯薄带的敏化，敏化液组成为氯化锡8g/L，盐酸40ml/L ，敏化处理时间3min；
（4）采用硝酸银和氨水溶液进行聚丙烯薄带表面的活化，活化后的纤维经甲醛溶液还原；
（5）处理后薄带的化学镀，其溶液成分为：氯化镍0.45mol/L，酒石酸0.3mol/L，次磷酸0.2mol/L，滴定强酸溶液Ph值为4，化学镀时间为20 s；
（6）电刷镀镍-磷非晶合金
电镀液组成：硫酸镍2.5 mol/L、硼酸0.4mol/L、亚磷酸0.6mol/L、柠檬酸钠4g/L、余量水；
制备工艺参数为：让多条薄带张拉，在薄带两面电刷镀，阳极采用石墨板，电极的电流密度为0.05A/mm2，电极相对运动速度为15m/min，滴定强酸溶液使镀液Ph值3，施镀温度为40℃。
（7）镍-磷非晶合金催化反应器的制备
采用玻璃钢，制成催化反应器架子，将镍-磷非晶合金复合纤维来回缠绕于反应器架子，制成镍-磷非晶合金催化反应器。
实施例2：镍-铁-磷复合纤维的成形工艺
（1）纤维的表面处理：采用φ0.2mm的尼龙纤维，采用氢氧化钠溶液进行化学除油脱脂；
（2）尼龙纤维的粗化，其粗化水溶液配比为65g/L 铬酐、250ml/L 硫酸，粗化处理温度为60℃，粗化处理时间30min；
（3）纤维的敏化，敏化液组成为氯化锡6.5g/L，盐酸30ml/L ，敏化处理时间2min；
（4）采用硝酸银和氨水溶液进行纤维表面的活化，活化后的纤维经甲醛溶液还原；
（5）处理后纤维的化学镀，其溶液成分为：硫酸镍0.4mol/L，酒石酸0.35 mol/L，次磷酸钠0.3mol/L，滴定强酸溶液Ph值为5，化学镀时间为0.5min；
（6）电刷镀镍-磷非晶合金
电镀液组成：氯化镍3mol/L、硼酸0.5mol/L、次磷酸钠0.7 mol/L，柠檬酸钠3g/L、醋酸钠2g/L、余量水；
制备工艺参数为：让多条薄带同时张拉，以便在纤维两面电刷镀，阳极采用石墨板，电极相对运动速度为10m/min，滴定强酸溶液使镀液Ph值3，施镀温度为30℃。
（7）镍-磷非晶合金催化反应器的制备
采用铝合金制成催化反应器架子，将镍-磷非晶合金复合纤维来回缠绕于反应器架子，制成镍-磷非晶合金催化反应器。

Claims (4)

1.一种镍-磷非晶合金催化反应器，其特征在于，反应器由镍磷非晶合金复合纤维和催化反应器架子组成，镍磷非晶合金复合纤维作为催化剂及催化剂载体来回缠绕于催化反应器架子之上，复合纤维长度可连续，断面可为圆形、异形等形状，复合纤维的断面面积不大于2mm2，复合纤维的包覆层为镍-磷非晶态合金，具体成分为Ni为40-85%，Fe为10-20%，P为6-20%，镍-磷非晶态合金包覆层厚度不大于0.5mm，复合纤维的芯丝材质为聚合物。
2.一种镍-磷非晶合金催化反应器的制备方法，其特征在于，生产步骤为： (1) 采用碱性溶液，对聚合物纤维进行除油脱脂；(2) 采用铬酐和硫酸溶液进行纤维表面的粗化；(3)采用酸性的锡盐溶液进行纤维的敏化；(4) 采用硝酸银和氨水溶液进行纤维表面的活化；(5) 纤维的化学镀镍-磷；(6) 纤维电刷镀镍-磷非晶合金；（7）镍-磷非晶合金催化反应器的制备。
3.权利要求2所述，化学镀镍-磷其镀液组成为：硫酸镍或乙酸镍0.05-0.5mol/L，次磷酸钠0.1-0.5mol/L，络合剂0.1-0.4 mol/L，滴定强酸溶液Ph值为2-6，化学镀时溶液温度为30-80℃，化学镀时间为0.5-2min；
上述络合剂为柠檬酸盐、酒石酸。
4.权利要求2所述，电刷镀制备镍磷非晶合金镀层，其溶液组成：可溶性镍盐2.5-4.5mol/L、酸0.2-1mol/L、次磷酸0.3-1.2mol/L， 络合剂2-15g/L、余量水；
上述酸包括硼酸、磷酸、羧酸等多元中强酸；
上述络合剂包括酒石酸、柠檬酸盐、羧酸盐等；
其制备工艺参数为：阳极采用石墨板，电极相对运动速度为5-20m/min，滴定强酸溶液使镀液Ph值1-3，施镀温度为30-80℃。
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