CN111359605B - 一种新型双功能催化剂填料的制备方法及其应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种新型双功能催化剂填料的制备方法及其应用，本发明选用含铂活性材料为活性材料，聚四氟乙烯为疏水介质，金属纤维毡为亲水介质，将含铂活性材料、聚四氟乙烯、去离子水和表面活性剂制成悬浊液，并将悬浊液涂覆在处理后的金属纤维毡上并干燥得到坯体，然后将坯体进行热处理得到新型双功能催化剂填料，最后对其裁剪、造型并将其用于氢‑水同位素交换中。本发明制备的新型双功能催化剂填料比直接通过物理混合得到的双功能催化剂填料具有更好的催化性能。此外，对本发明制备的新型双功能催化剂填料进行造型，避免装填或运输过程中由于外界的作用导致含铂活性材料从催化剂填料上掉落，从而延长催化剂的使用寿命和降低催化剂的成本。

Description

一种新型双功能催化剂填料的制备方法及其应用
技术领域
本发明属于氢-水同位素交换催化剂技术领域，具体涉及一种新型双功能催化剂填料的制备方法及其应用。
背景技术
大力发展核电是我国为减轻化石能源依赖、确保国家能源安全所做出的一项战略选择。但核反应堆(包括各类型的裂变堆和将来计划建造的聚变堆)及乏燃料后处理厂等核设施的运行会产生大量的含氚废水(含HTO、DTO或T2O)。与气态氚相比，氚化水对生物体的毒性将显著增大约25000倍。鉴于含氚水的放射性危害，对于含氚轻水(如压水反应堆所产生的废水)，在向环境排放前应进行水去氚化处理，以减轻其对生态环境和公众健康的危害。现阶段，由于我国的核电站均建在沿海地区，含氚轻水一般都直接排向大海，利用巨量的海水进行稀释，从而达到降低危害的目的。但对于近年来我国已着手选址和论证的内陆核电站而言，将含氚轻水直接排向江河则可能给下游的生态环境和公众健康带来潜在的危害。另一方面，对于重水堆而言，其用于中子慢化的重水在反应堆运行一段时间后也必须进行提氚处理，否则会降低重水的中子慢化效率，甚至影响到核电站的安全运行。因此，发展水去氚化(或重水提氚)技术对我国核工业的发展具有十分重要的意义。
目前，可用于水去氚化的技术途径主要包括氢-水同位素液相催化交换(LiquidPhase Catalytic Exchange，简记为LPCE)、蒸气相催化交换(Vapor Phase CatalyticExchange，简记为VPCE)以及组合电解/催化交换(Combined Electrolysis CatalyticExchange，简记为CECE)等。其中，LPCE是指氢同位素气体与液态水在催化剂作用下发生同位素交换反应；VPCE是指是氢同位素气体与水蒸气(～200℃)在催化剂作用下发生同位素交换反应；而CECE实质上是将LPCE过程与水电解过程结合在一起，用以实现更高的除氚因子(注：这是由于水的电解过程具有同位素效应，可实现氚的浓集)。综上可知，氢同位素气体与水(液态或气态)之间发生氢同位素交换反应是上述三种水去氚化技术的核心反应过程。在这三种技术途径中，LPCE的操作条件最温和、能耗最低、设备要求也最简单，因此受到了普遍的重视。
由于在100℃以下，水以液态形式存在，为防止水覆盖在活性金属表面阻碍H2达到催化活性位点(即造成催化剂中毒)，在LPCE工艺中需采用疏水催化剂。然而，氢-水交换反应实际上包括催化交换和相间转化两个过程，液态水在亲水填料上发生气-液相间转化，转化为水蒸气；疏水催化剂活性金属表面发生水蒸气与H2间的氢同位素交换反应。疏水催化剂和亲水填料对氢-水同位素液相催化交换反应都有显著影响。目前，世界各国的LPCE装置广泛采用亲水填料和疏水填料按一定方式(分层装填和混合装填)进行装填。这样的方式存在以下两个问题：第一，须要亲水填料和疏水催化剂共同装填，缺一不可。就装填效果而言填料的完全混合装填效果要优于分层装填。但两种填料很难做到完全均匀混合。第二，亲水填料和疏水催化剂互摩擦挤压易造成疏水催化剂活性组分脱落，导致催化剂使用寿命降低等问题。
因此，提供一种兼具疏水催化剂和亲水填料的双功能催化剂填料，同时解决LPCE催化交换柱中需装填疏水催化剂和亲水填料，及因疏水催化剂和亲水填料摩擦挤压致疏水催化剂活性组分脱落、使用寿命降低等问题，成为了本领域技术人员共同关心的问题。
发明内容
基于此，为了解决上述问题，本发明的目的之一是提供一种新型双功能催化剂填料的制备方法。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种新型双功能催化剂填料的制备方法，所述新型双功能催化剂填料包含聚四氟乙烯、含铂活性材料、金属纤维毡，其中，聚四氟乙烯与含铂活性材料的质量比为1～10:1，金属纤维毡的质量为所述新型双功能催化剂填料的60wt.％～80wt.％；
所述新型双功能催化剂填料的制备方法具体包括以下步骤：
步骤S1：首先将含铂活性材料与聚四氟乙烯进行混合得到混合物，然后再往混合物中加入去离子水并搅拌均匀形成混合液，最后再往混合液中加入表面活性剂，得到悬浊液；
步骤S2：将步骤S1得到的悬浊液均匀涂覆在预处理后的金属纤维毡的一面并进行烘烤，待干燥后再次涂覆悬浊液于金属纤维毡的同一面并进行烘烤，重复步骤S2直到达到所需的活性金属负载量，最后得到坯体；
步骤S3：将步骤S2得到的坯体置于H2和惰性气体组成的混合气体中进行热处理，并以1～10℃/min的升温速率升温至350～380℃且恒温10～30min，冷却后得到新型双功能催化剂填料。
优选地，所述步骤S1中的表面活性剂为曲拉通X100，其中，曲拉通X100与含铂活性材料的质量比为1～10:1；所述步骤S1中的去离子水与含铂活性材料的质量比为5～20:1。
优选地，所述步骤S2中的烘烤温度为110～130℃。
优选地，所述步骤S2中的金属纤维毡预处理为：首先将金属纤维毡清洗干净，然后依次将清洗后的金属纤维毡置于去离子水、无水乙醇中进行超声，最后将超声处理后的金属纤维毡进行干燥得到预处理后的金属纤维毡。
优选地，所述金属纤维毡为孔径是25μm的不锈钢纤维毡。
优选地，所述步骤S3中的混合气体的流量为100～500ml/min，混合气体中H2的体积含量为1～10％，所述惰性气体为Ar或He。
优选地，所述步骤S1中的含铂活性材料为铂负载在载体为炭材料或金属氧化物上。
优选地，当所述含铂活性材料为铂负载在载体炭材料上时，所述步骤S1中的聚四氟乙烯与含铂活性材料的质量比为4～10:1，所述步骤S1中的去离子水与含铂活性材料的质量比为10～20:1，曲拉通X100与含铂活性材料的质量比为5～10:1；当所述含铂活性材料为铂负载在金属氧化物上时，所述步骤S1中聚四氟乙烯与含铂活性材料的质量比为1～4:1，所述步骤S1中的去离子水与含铂活性材料的质量比为5～10:1，曲拉通X100与含铂活性材料的质量比为1～5:1。
优选地，所述炭材料为炭黑、碳纳米管、活性炭中的任意一种，所述金属氧化物为Al2O3、CeO2、Pr4O7、Sm2O3、Eu2O3中的任意一种。
进一步地，本发明的另一目的是将制得的新型双功能催化剂填料进行裁剪和造型，并将造型后的新型双功能催化剂填料应用到氢-水同位素交换中。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
(1)本发明选用含铂活性材料作为催化剂填料中的活性材料，选用聚四氟乙烯为粘接剂和主要疏水介质，并以金属纤维毡为支撑载体和主要亲水介质，制备得到的兼具疏水催化剂和亲水填料的双功能催化剂填料。本发明选用金属纤维作为亲水介质，有利于在氢-水同位素液相催化交换反应中的液体水转化为水蒸气，避免液体水覆盖在含铂活性材料的表面造成含铂活性材料中毒，而将含铂活性材料分散在疏水介质聚四氟乙烯中进一步防止含铂活性材料中毒，从而提高本发明制备的新型双功能催化剂的催化活性。
(2)本发明通过对制备的新型双功能催化剂填料进行裁剪并造型，将涂覆有悬浊液的一侧设置在造型的形状的内侧，避免了催化剂填料在装填或运输过程中由于外界的作用导致含铂活性材料从催化剂填料上掉落，从而延长了催化剂的使用寿命，降低了催化剂的使用成本。同时，经裁剪和造型的采用本发明制备的催化剂填料易于制备和装填，可在含氚废水去氚化、重水提氚以及重水生产等领域实现商业化应用，因此本发明具有很高的实用价值和推广价值。
(3)本发明对涂覆有悬浊液的金属纤维毡的烘烤选用110～130℃干燥，避免了烘烤过程中悬浊液干燥时开裂，从而避免了含铂活性材料掉落，进一步延长了催化剂的使用寿命。
附图说明
图1中的a、b、c、d为本发明制备的双功能催化剂填料剪裁造型后应用在氢-水同位素交换中几种不同的形状。
图2为本发明制备的双功能催化剂填料接触角测量示意图，图a为新型双功能催化剂填料的未涂覆悬浊液面的接触角测量，图b为新型双功能催化剂填料的涂覆悬浊液面的接触角测量。
图3为本发明制备的新型双功能催化剂填料、由Pt/C疏水催化剂和亲水材料混合组成的填料的催化反应柱效率。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明的技术方案进一步清楚、完整地描述，其中，本发明实施例所用原材料均为市售。
以下实施例中的含铂活性材料采用不同的两种方法制备，具体如下：
方法一：含铂活性材料采用浸渍法与还原法相结合的方法制备
以炭材料为载体，将炭材料浸入到氯铂酸或硝酸铂中，然后将浸有铂离子的炭材料在由H2和Ar组成的混合气体进行还原，最终得到铂负载在炭材料上的含铂活性材料，还原条件为：混合气体的流量为100～500ml/min，混合气体中H2体积含量为1～10％，还原温度为350～400℃，升温速率为1～10℃/min，恒温时间为2h。
例如：以炭材料中的炭黑(C)为载体，铂含量为8％的含铂活性材料Pt/C的制备方法如下：
步骤B1：将炭黑浸入到氯铂酸溶液中充分搅拌并干燥，干燥后将浸有铂离子的炭黑研制成粉末状。
步骤B2：将步骤B1制成的粉末置于流量为250ml/min且H2体积含量为7％的由H2和Ar组成的混合气中，然后以升温速率为6℃/min升温至375℃并恒温2h，冷却后得到铂含量为8％的含铂活性材料Pt/C。
方法二：含铂活性材料采用浸渍、煅烧以及还原相结合的方法制备
以金属氧化物为载体，将金属氧化物浸入到氯铂酸或硝酸铂溶液，然后浸有铂离子的金属氧化物在零级空气气氛进行煅烧，得到含铂活性材料前驱体，煅烧条件为：零级空气气氛的流量为100～500ml/min，煅烧温度为350～400℃，升温速率为5～10℃/min，保温时间为2h。然后将含铂活性材料前驱体置于由H2和Ar组成的混合气体进行还原，最终得到铂负载在炭材料上的含铂活性材料，还原条件为：混合气体的流量为100～500ml/min，混合气体中H2体积含量为1～10％，还原温度350～400℃，升温速率为1～10℃/min，恒温时间为2h。
例如：以金属氧化物中的CeO2为载体，铂含量为2％的含铂活性材料Pt/CeO2的制备方法如下：
步骤C1：将CeO2浸入到氯铂酸溶液中充分搅拌并干燥，干燥后将浸有铂离子的CeO2研制成粉末状。
步骤C2：将步骤C1得到的粉末放入气氛热处理炉并以流量为260/min往气氛热处理炉通入零级空气，然后以升温速率为7℃/min升温至370℃并恒温2h，冷却后得到含铂活性材料Pt/CeO2的前驱体。
步骤C3：将步骤C2得到的含铂活性材料Pt/CeO2的前驱体置于流量为250ml/min且H2体积含量为7％的由H2和Ar组成的混合气中，然后以升温速率为6℃/min升温至375℃并恒温2h，冷却后得到铂含量为2％的含铂活性材料Pt/CeO2。
实施例1
本实例选用铂含量为8％的含铂活性材料Pt/C，一种新型双功能催化剂填料的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：首先将不锈钢纤维毡用自来水冲洗干净，然后将冲洗干净的不锈钢纤维毡依次置于水和乙醇中并分别超声30min，最后将超声处理后的不锈钢纤维毡放置在鼓风干燥箱中并120℃干燥3h，获得处理后的不锈钢纤维毡。
步骤2：首先将聚四氟乙烯和Pt/C按质量比4:1进行混合得到混合物，然后往混合物中加入与Pt/C质量比为10:1的去离子水并搅拌得到混合液，最后再往混合液中加入与Pt/C质量为5:1的曲拉通X100搅拌后获得悬浊液。
步骤3：将步骤2获得的悬浊液涂覆到步骤1处理后的不锈钢纤维毡的其中一面上，待涂覆在不锈钢纤维毡上的悬浊液不流动时将涂覆悬浊液的不锈钢纤维毡在110℃进行烘干，重复步骤3直到满足活性金属负载量为0.6％～0.9％，最后得到坯体。
步骤4：将步骤3得到的坯体放置在气氛热处理炉中并抽真空，然后以100ml/min往气氛热处理炉中通入由H2和Ar组成的混合气体，混合气体中H2的体积占比为1％，再以升温速率为1℃/min升温至350℃并在该温度下恒温10min，冷却后得到新型双功能催化剂填料。
步骤5：将步骤4所获得的新型双功能催化剂填料进行剪裁，制成θ状，或者是其它形状，如图1所示，其中实线为新型双功能催化剂填料的涂覆悬浊液面，虚线为新型双功能催化剂填料的未涂覆悬浊液面。最后将造型后的新型双功能催化剂填料应用在氢-水同位素交换中。
实施例2
本实例选用铂含量为8％的含铂活性材料Pt/C，一种新型双功能催化剂填料的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：首先将不锈钢纤维毡用自来水冲洗干净，然后将冲洗干净的不锈钢金属纤维毡依次置于水和乙醇中并分别超声30min，最后将超声处理后的不锈钢纤维毡放置在鼓风干燥箱中并120℃干燥3h，获得处理后的不锈钢纤维毡。
步骤2：首先将聚四氟乙烯和Pt/C按质量比10:1进行混合得到混合物，然后往混合物中加入与Pt/C质量比为20:1的去离子水中并搅拌得到混合液，最后再往混合液中加入与Pt/C质量为10:1的曲拉通X100搅拌后获得悬浊液。
步骤3：将步骤2获得的悬浊液涂覆到步骤1处理后的不锈钢纤维毡的其中一面上，待涂覆在不锈钢纤维毡上的悬浊液不流动时将涂覆悬浊液的不锈钢纤维毡在130℃进行烘干，重复步骤3直到满足活性金属负载量为0.6％～0.9％，最后得到坯体。
步骤4：将步骤3得到的坯体放置在气氛热处理炉中并抽真空，然后以500ml/min往气氛热处理炉中通入由H2和Ar组成的混合气体，混合气体中H2的体积占比为10％，再以升温速率为10℃/min升温至380℃并在该温度下恒温30min，冷却后得到新型双功能催化剂填料。
步骤5：将步骤4所获得的新型双功能催化剂填料进行剪裁，制成θ状，或者是其它形状，如图1所示，其中实线为新型双功能催化剂填料的涂覆悬浊液面，虚线为新型双功能催化剂填料的未涂覆悬浊液面。最后将造型后的新型双功能催化剂填料应用在氢-水同位素交换中。
实施例3
本实例选用铂含量为8％的含铂活性材料Pt/C，一种新型双功能催化剂填料的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：首先将不锈钢纤维毡用自来水冲洗干净，然后将冲洗干净的不锈钢金属纤维毡依次置于水和乙醇中并分别超声30min，最后将超声处理后的不锈钢纤维毡放置在鼓风干燥箱中并120℃干燥3h，获得处理后的不锈钢纤维毡。
步骤2：首先将聚四氟乙烯和Pt/C按质量比5:1进行混合得到混合物，然后往混合物中加入与Pt/C质量比为10:1的去离子水中并搅拌得到混合液，最后再往混合液中加入与Pt/C质量为7:1的曲拉通X100搅拌后获得悬浊液。
步骤3：将步骤2获得的悬浊液涂覆到步骤1处理后的不锈钢纤维毡的其中一面上，待涂覆在不锈钢纤维毡上的悬浊液不流动时将涂覆悬浊液的不锈钢纤维毡在120℃进行烘干，重复步骤3直到满足活性金属负载量为0.6％～0.9％，最后得到坯体。
步骤4：将步骤3得到的坯体放置在气氛热处理炉中并抽真空，然后以200ml/min往气氛热处理炉中通入由H2和Ar组成的混合气体，混合气体中H2的体积占比为10％，再以升温速率为2℃/min升温至365℃并在该温度下恒温15min，冷却后得到新型双功能催化剂填料。
步骤5：将步骤4所获得的新型双功能催化剂填料进行剪裁，制成θ状，或者是其它形状，如图1所示，其中实线为新型双功能催化剂填料的涂覆悬浊液面，虚线为新型双功能催化剂填料的未涂覆悬浊液面。本实例制备的催化剂填料以θ状应用在氢-水同位素交换中。
将本实施例制备的新型双功能催化剂填料进行接触角测量，如图2所示，结果显示，不锈钢纤维毡未涂覆悬浊液的一面与水的接触角为70°左右，不锈钢纤维毡涂覆悬浊液的一面与水的接触角分别为130°左右，表明该实施例制备的双功能催化剂填料同时具有良好的亲水性和疏水性。
实施例4
本实例选用铂含量为2％的含铂活性材料Pt/CeO2，一种新型双功能催化剂填料的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：首先将不锈钢纤维毡用自来水冲洗干净，然后将冲洗干净的不锈钢金属纤维毡依次置于水和乙醇中并分别超声30min，最后将超声处理后的不锈钢纤维毡放置在鼓风干燥箱中并120℃干燥3h，获得处理后的不锈钢纤维毡。
步骤2：首先将聚四氟乙烯和Pt/CeO2按质量比1:1进行混合得到混合物，然后往混合物中加入与Pt/CeO2质量比为5:1的去离子水中并搅拌得到混合液，最后再往混合液中加入与Pt/CeO2质量为1:1的曲拉通X100搅拌后获得悬浊液。
步骤3：将步骤2获得的悬浊液涂覆到步骤1处理后的不锈钢纤维毡的其中一面上，待涂覆在不锈钢纤维毡上的悬浊液不流动时将涂覆悬浊液的不锈钢纤维毡在120℃进行烘干，重复步骤3直到满足活性金属负载量为0.6％～0.9％，最后得到坯体。
步骤4：将步骤3得到的坯体放置在气氛热处理炉中并抽真空，然后以200ml/min往气氛热处理炉中通入由H2和Ar组成的混合气体，混合气体中H2的体积占比为10％，再以升温速率为2℃/min的升温至365℃并在该温度下恒温15min，冷却后得到新型双功能催化剂填料。
步骤5：将步骤4所获得的新型双功能催化剂填料进行剪裁，制成θ状，或者是其它形状，如图1所示，其中实线为新型双功能催化剂填料的涂覆悬浊液面，虚线为新型双功能催化剂填料的未涂覆悬浊液面。最后将造型后的新型双功能催化剂填料应用在氢-水同位素交换中。
实施例5
本实例选用铂含量为2％的含铂活性材料Pt/CeO2，一种新型双功能催化剂填料的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：首先将不锈钢纤维毡用自来水冲洗干净，然后将冲洗干净的不锈钢金属纤维毡依次置于水和乙醇中并分别超声30min，最后将超声处理后的不锈钢纤维毡放置在鼓风干燥箱中并120℃干燥3h，获得处理后的不锈钢纤维毡。
步骤2：首先将聚四氟乙烯和Pt/CeO2按质量比4:1进行混合得到混合物，然后往混合物中加入与Pt/CeO2质量比为10:1的去离子水中并搅拌得到混合液，最后再往混合液中加入与Pt/CeO2质量为5:1的曲拉通X100搅拌后获得悬浊液。
步骤3：将步骤2获得的悬浊液涂覆到步骤1处理后的不锈钢纤维毡的其中一面上，待涂覆在不锈钢纤维毡上的悬浊液不流动时将涂覆悬浊液的不锈钢纤维毡在120℃进行烘干，重复步骤3直到满足活性金属负载量为0.6％～0.9％，最后得到坯体。
步骤4：将步骤3得到的坯体放置在气氛热处理炉中并抽真空，然后以200ml/min往气氛热处理炉中通入由H2和Ar组成的混合气体，混合气体中H2的体积占比为10％，再以升温速率为1℃/min的升温至350℃并在该温度下恒温10min，冷却后得到新型双功能催化剂填料。
步骤5：将步骤4所获得的新型双功能催化剂填料进行剪裁，制成θ状，或者是其它形状，如图1所示，其中实线为新型双功能催化剂填料的涂覆悬浊液面，虚线为新型双功能催化剂填料的未涂覆悬浊液面。最后将造型后的新型双功能催化剂填料应用在氢-水同位素交换中。
实施例6
本实例选用铂含量为2％的含铂活性材料Pt/CeO2，一种新型双功能催化剂填料的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：首先将不锈钢纤维毡用自来水冲洗干净，然后将冲洗干净的不锈钢金属纤维毡依次置于水和乙醇中并分别超声30min，最后将超声处理后的不锈钢纤维毡放置在鼓风干燥箱中并120℃干燥3h，获得处理后的不锈钢纤维毡。
步骤2：首先将聚四氟乙烯和Pt/CeO2按质量比3:1进行混合得到混合物，然后往混合物中加入与Pt/CeO2质量比为7:1的去离子水中并搅拌得到混合液，最后再往混合液中加入与Pt/CeO2质量为3:1的曲拉通X100搅拌后获得悬浊液。
步骤3：将步骤2获得的悬浊液涂覆到步骤1处理后的不锈钢纤维毡的其中一面上，待涂覆在不锈钢纤维毡上的悬浊液不流动时将涂覆悬浊液的不锈钢纤维毡在120℃进行烘干，重复步骤3直到满足活性金属负载量为0.6％～0.9％，最后得到坯体。
步骤4：将步骤3得到的坯体放置在气氛热处理炉中并抽真空，然后以200ml/min往气氛热处理炉中通入由H2和Ar组成的混合气体，混合气体中H2的体积占比为10％，再以升温速率为10℃/min的升温至380℃并在该温度下恒温30min，冷却后得到新型双功能催化剂填料。
步骤5：将步骤4所获得的新型双功能催化剂填料进行剪裁，制成θ状，或者是其它形状，如图1所示，其中实线为新型双功能催化剂填料的涂覆悬浊液面，虚线为新型双功能催化剂填料的未涂覆悬浊液面。最后将造型后的新型双功能催化剂填料应用在氢-水同位素交换中。
对比例1
将铂含量为8％的含铂活性材料Pt/C与θ状的不锈钢纤维毡通过物理方式直接混合得到具有疏水性和亲水性的双功能的催化剂填料，该催化剂填料中的活性金属负载量为0.6％～0.9％，并将其应用在氢-水同位素交换中。
将实施例3制备的新型双功能催化剂填料和对比例1制备的双功能的催化剂填料应用在氢-水同位素液相催化交换反应时催化性能进行测定，其测试条件为80℃、氢气与水气液比为1。如图3所示，通过本发明制备的新型双功能催化剂填料的催化性能要比通过物理方式直接混合得到的双功能催化剂填料的催化性能更好。
综上所述，本发明解决了现有技术中的技术缺陷。本发明的目的在于解决液态水覆盖在活性金属表面造成催化剂填料中毒以及疏水催化剂和亲水填料在装填由于摩擦挤压致活性金属脱落从而导致催化剂填料使用寿命降低等问题，本发明选用含铂活性材料为活性金属，聚四氟乙烯为疏水介质，金属纤维毡为亲水介质，将含铂活性材料、聚四氟乙烯、去离子水和表面活性剂制成悬浊液，并将悬浊液涂覆在处理后的金属纤维毡上并干燥得到坯体，然后将坯体进行热处理的得到新型双功能催化剂填料，最后对其裁剪、造型对所述的技术问题进行解决。
以上所述仅是本发明的部分实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种新型双功能催化剂填料的制备方法，其特征在于，所述新型双功能催化剂填料包含聚四氟乙烯、含铂活性材料、金属纤维毡，其中，聚四氟乙烯与含铂活性材料的质量比为1～10:1，金属纤维毡的质量为所述新型双功能催化剂填料的60wt.％～80wt.％；
所述新型双功能催化剂填料的制备方法具体包括以下步骤：
步骤S1：首先将含铂活性材料与聚四氟乙烯进行混合得到混合物，然后再往混合物中加入去离子水并搅拌均匀形成混合液，最后再往混合液中加入表面活性剂，得到悬浊液；所述含铂活性材料为铂负载在载体为炭材料上；
步骤S2：选取孔径为25μm的不锈钢金属纤维毡，将其清洗干净，并依次用去离子水、无水乙醇中进行超声清洗，最后将超声处理后的金属纤维毡进行干燥得到预处理后的金属纤维毡；
将步骤S1得到的悬浊液均匀涂覆在预处理后的金属纤维毡的一面并进行烘烤，待干燥后再次涂覆悬浊液于金属纤维毡的同一面并进行烘烤，重复步骤S2直到达到所需的活性金属负载量，最后得到坯体；
步骤S3：将步骤S2得到的坯体置于H2和惰性气体组成的混合气体中进行热处理，并以1～10℃/min的升温速率升温至350～380℃且恒温10～30min，冷却后得到新型双功能催化剂填料。
2.根据权利要求1所述的一种新型双功能催化剂填料的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中的表面活性剂为曲拉通X100，其中，曲拉通X100与含铂活性材料的质量比为1～10:1；所述步骤S1中的去离子水与含铂活性材料的质量比为5～20:1。
3.根据权利要求1所述的一种新型双功能催化剂填料的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中的烘烤温度为110～130℃。
4.根据权利要求1所述的一种新型双功能催化剂填料的制备方法，其特征在于，所述步骤S3中的混合气体的流量为100～500mL /min，混合气体中H2的体积含量为1～10％，所述惰性气体为Ar或He。
5.根据权利要求1所述的一种新型双功能催化剂填料的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中的含铂活性材料还可为铂负载在载体为金属氧化物上。
6.根据权利要求1或5所述的一种新型双功能催化剂填料的制备方法，其特征在于，当所述含铂活性材料为铂负载在载体炭材料上时，所述步骤S1中的聚四氟乙烯与含铂活性材料的质量比为4～10:1，所述步骤S1中的去离子水与含铂活性材料的质量比为10～20:1，曲拉通X100与含铂活性材料的质量比为5～10:1；当所述含铂活性材料为铂负载在金属氧化物上时，所述步骤S1中聚四氟乙烯与含铂活性材料的质量比为1～4:1，所述步骤S1中的去离子水与含铂活性材料的质量比为5～10:1，曲拉通X100与含铂活性材料的质量比为1～5:1。
7.根据权利要求6所述的一种新型双功能催化剂填料的制备方法，其特征在于，所述炭材料为炭黑、碳纳米管、活性炭中的任意一种，所述金属氧化物为Al2O3、CeO2、Pr4O7、Sm2O3、Eu2O3中的任意一种。
8.一种新型双功能催化剂填料的应用，其特征在于，将权利要求1～7任一项所述的制备方法制得的新型双功能催化剂填料进行裁剪和造型，并将造型后的新型双功能催化剂填料应用到氢-水同位素交换中。
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