一种燃气红外催化纤维层及其制备方法与流程

本发明属于催化加热领域,具体涉及一种燃气红外催化纤维层及其制备方法。
背景技术：
：当前国内外普遍采用的红外辐射加热技术基本上是以电加热作为加热能源，就连当前世界上最先进的电加热高红外辐射技术也应投资成本高，管理维护要求高，运行成本高，使用寿命短，能耗高，以及采用的高红外石英玻璃管容易损坏，，电路易产生电线漏电，短路等多种安全隐患，使原采用电红外辐射加热技术的用户不能放心的安全的使用，而且作为工业应用己经不能完全通过我国新安标规定的使用要求及使用标准。公开号为cn109126775a的中国发明专利公开了一种燃气红外催化纤维层及其制备方法,所述的燃气红外催化纤维层是采用浸渍法将热铂催化剂旦载于陶瓷纤维(直径3-4μm)表面，使得进行催化反应时催化剂与反应物的接触面积增大，使催化反应更加充分，同时产生的热量被陶瓷纤维所吸收，放射出红外辐射。同时反应产生的热量以维系后续催化反应的顺利进行。本技术方案的纤维层虽然能够起到燃气红外催化燃烧的效果，但是随着使用时间的延长，铂粒子出现脱落现象，造成二次污染。技术实现要素：针对现有技术中的问题，本发明提供一种燃气红外催化纤维层，解决了现有催化纤维层粘附性不强的问题，利用氢氧化铝本身的絮凝效果将氢氧化铂交错分散，并在失水过程中，利用水蒸气打开缝隙，形成均匀微孔结构。为实现以上技术目的，本发明的技术方案是：一种燃气红外催化纤维层，包括石墨烯表层和氧化铝催化层，所述氧化铝催化层采用铂掺杂活性氧化铝纤维层，所述石墨烯表层采用石墨烯与氧化铝混合而成，石墨烯与活性铝均具有良好的导热特性，形成交错性传导结构，将表面温度均匀化，有效的提升温度的均匀性，同时氧化铝不仅具有良好的热传导性能，而且γ型氧化铝是活性高吸附能力强的多孔性物质，两者结合不仅增加了氧气吸附量，而且能够保持空气流通性。所述燃气红外催化纤维层在使用前放入富氧环境下静置2-4h。所述燃气红外催化纤维层的制备方法，包括如下步骤：步骤1，将氯化铂加入至无水乙醇中搅拌均匀，形成铂醇液，所述氯化铂在无水乙醇中的浓度为10-30g/l，搅拌速度为1000-2000r/min；步骤2，将氯化铝加入至铂醇液中搅拌均匀，形成铂铝醇液，所述氯化铝的质量是氯化铂的400-700％，搅拌速度为1000-2000r/min；步骤3，将氨水缓慢滴加至铂铝醇液中，并搅拌均匀直至不再产生沉淀；过滤后得到第一混合沉淀物，所述氨水缓慢加入的速度为5-10ml/min，温度为20-40℃，搅拌均匀的搅拌速度为1000-2000r/min；步骤3，将氯化铝加入至无水乙醇中溶解，加入石墨烯搅拌均匀，然后缓慢滴加氢氧化钠溶液直至不再形成沉淀，过滤后的第二混合沉淀，所述氯化铝在无水乙醇中的浓度为100-200g/l，所述石墨烯的加入量是氯化铝质量的20-30％，搅拌速度为1000-2000r/min，所述缓慢滴加的速度为5-10ml/min，氢氧化钠溶液的ph为10-13；步骤4，将第二混合沉淀放入至模具中恒温挤压形成第一板层结构，然后将第一混合沉淀平铺在第一膜层结构表面，进行挤压，形成第二板层结构，得到预制纤维层，所述恒温挤压的温度为90-100℃，压力为0.3-0.5mpa，所述挤压的压力为0.3-0.5mpa，温度为100-120℃；步骤5，将预制纤维层加入至反应釜中恒温反应2-4h，得到催化纤维层；恒温反应的温度为140-150℃，压力为0.2-0.3mpa。一种燃气红外催化燃烧装置，包括由内至外依次设置的燃气层、预加热层和催化纤维层。所述燃气层包括导流层和分散层，所述导流层底部正中心设置有连接管，所述连接管与外部的燃气管道相接，所述分散层采用金属网，且一侧与预加热层相接。所述预加热层中段设置有加热层，所述加热层采用多孔石墨烯板，且石墨烯板内横向间隔设置有加热棒，所述加热层上侧面与催化纤维层存在10-30mm的间距，下侧面与燃气层存在10-30mm的间距。所述催化纤维层包括石墨烯表层和氧化铝催化层，所述氧化铝催化层下表面与预加热层相接，上表面与石墨烯表层相接。从以上描述可以看出，本发明具备以下优点：1.本发明解决了现有催化纤维层粘附性不强的问题，利用氢氧化铝本身的絮凝效果将氢氧化铂交错分散，并在失水过程中，利用水蒸气打开缝隙，形成均匀微孔结构。2.本发明利用石墨烯的热传导性加速热量的分散，有效的提升了表面温度均匀性，同时催化纤维层整体以氧化铝作为框架，提升石墨烯表膜与氧化铝催化层连接性。附图说明图1是本发明实施例的结构示意图；具体实施方式结合图1，详细说明本发明的一个具体实施例，但不对本发明的权利要求做任何限定。实施例1一种燃气红外催化纤维层，包括石墨烯表层和氧化铝催化层，所述氧化铝催化层采用铂掺杂活性氧化铝纤维层，所述石墨烯表层采用石墨烯与氧化铝混合而成。所述燃气红外催化纤维层在使用前放入富氧环境下静置2h。所述燃气红外催化纤维层的制备方法，包括如下步骤：步骤1，将氯化铂加入至无水乙醇中搅拌均匀，形成铂醇液，所述氯化铂在无水乙醇中的浓度为10g/l，搅拌速度为1000r/min；步骤2，将氯化铝加入至铂醇液中搅拌均匀，形成铂铝醇液，所述氯化铝的质量是氯化铂的400％，搅拌速度为1000r/min；步骤3，将氨水缓慢滴加至铂铝醇液中，并搅拌均匀直至不再产生沉淀；过滤后得到第一混合沉淀物，所述氨水缓慢加入的速度为5ml/min，温度为20℃，搅拌均匀的搅拌速度为1000r/min；步骤3，将氯化铝加入至无水乙醇中溶解，加入石墨烯搅拌均匀，然后缓慢滴加氢氧化钠溶液直至不再形成沉淀，过滤后的第二混合沉淀，所述氯化铝在无水乙醇中的浓度为100g/l，所述石墨烯的加入量是氯化铝质量的20％，搅拌速度为1000r/min，所述缓慢滴加的速度为5ml/min，氢氧化钠溶液的ph为10；步骤4，将第二混合沉淀放入至模具中恒温挤压形成第一板层结构，然后将第一混合沉淀平铺在第一膜层结构表面，进行挤压，形成第二板层结构，得到预制纤维层，所述恒温挤压的温度为90℃，压力为0.3mpa，所述挤压的压力为0.3mpa，温度为100℃；步骤5，将预制纤维层加入至反应釜中恒温反应2h，得到催化纤维层；恒温反应的温度为140℃，压力为0.2mpa。一种燃气红外催化燃烧装置，包括由内至外依次设置的燃气层1、预加热层2和催化纤维层3。所述燃气层1包括导流层1-1和分散层1-2，所述导流层1-1底部正中心设置有连接管，所述连接管与外部的燃气管道相接，所述分散层1-2采用金属网，且一侧与预加热层1-1相接，另一侧与预加热层2相接。所述预加热层2中段设置有加热层2-1，所述加热层2-1采用多孔石墨烯板，且石墨烯板内横向间隔设置有加热棒2-2，所述加热层2-1上侧面与催化纤维层3存在10mm的间距，下侧面与燃气层1存在10mm的间距。所述催化纤维层3包括石墨烯表层3-2和氧化铝催化层3-1，所述氧化铝催化层3-1下表面与预加热层2相接，上表面与石墨烯表层3-2相接。实施例2一种燃气红外催化纤维层，包括石墨烯表层和氧化铝催化层，所述氧化铝催化层采用铂掺杂活性氧化铝纤维层，所述石墨烯表层采用石墨烯与氧化铝混合而成。所述燃气红外催化纤维层在使用前放入富氧环境下静置4h。所述燃气红外催化纤维层的制备方法，包括如下步骤：步骤1，将氯化铂加入至无水乙醇中搅拌均匀，形成铂醇液，所述氯化铂在无水乙醇中的浓度为30g/l，搅拌速度为2000r/min；步骤2，将氯化铝加入至铂醇液中搅拌均匀，形成铂铝醇液，所述氯化铝的质量是氯化铂的700％，搅拌速度为2000r/min；步骤3，将氨水缓慢滴加至铂铝醇液中，并搅拌均匀直至不再产生沉淀；过滤后得到第一混合沉淀物，所述氨水缓慢加入的速度为10ml/min，温度为40℃，搅拌均匀的搅拌速度为2000r/min；步骤3，将氯化铝加入至无水乙醇中溶解，加入石墨烯搅拌均匀，然后缓慢滴加氢氧化钠溶液直至不再形成沉淀，过滤后的第二混合沉淀，所述氯化铝在无水乙醇中的浓度为200g/l，所述石墨烯的加入量是氯化铝质量的30％，搅拌速度为2000r/min，所述缓慢滴加的速度为10ml/min，氢氧化钠溶液的ph为13；步骤4，将第二混合沉淀放入至模具中恒温挤压形成第一板层结构，然后将第一混合沉淀平铺在第一膜层结构表面，进行挤压，形成第二板层结构，得到预制纤维层，所述恒温挤压的温度为100℃，压力为0.5mpa，所述挤压的压力为0.5mpa，温度为120℃；步骤5，将预制纤维层加入至反应釜中恒温反应4h，得到催化纤维层；恒温反应的温度为150℃，压力为0.3mpa。一种燃气红外催化燃烧装置，包括由内至外依次设置的燃气层1、预加热层2和催化纤维层3。所述燃气层1包括导流层1-1和分散层1-2，所述导流层1-1底部正中心设置有连接管，所述连接管与外部的燃气管道相接，所述分散层1-2采用金属网，且一侧与预加热层1-1相接，另一侧与预加热层2相接。所述预加热层2中段设置有加热层2-1，所述加热层2-1采用多孔石墨烯板，且石墨烯板内横向间隔设置有加热棒2-2，所述加热层2-1上侧面与催化纤维层3存在30mm的间距，下侧面与燃气层1存在30mm的间距。所述催化纤维层3包括石墨烯表层3-2和氧化铝催化层3-1，所述氧化铝催化层3-1下表面与预加热层2相接，上表面与石墨烯表层3-2相接。实施例3一种燃气红外催化纤维层，包括石墨烯表层和氧化铝催化层，所述氧化铝催化层采用铂掺杂活性氧化铝纤维层，所述石墨烯表层采用石墨烯与氧化铝混合而成。所述燃气红外催化纤维层在使用前放入富氧环境静置3h。所述燃气红外催化纤维层的制备方法，包括如下步骤：步骤1，将氯化铂加入至无水乙醇中搅拌均匀，形成铂醇液，所述氯化铂在无水乙醇中的浓度为20g/l，搅拌速度为1500r/min；步骤2，将氯化铝加入至铂醇液中搅拌均匀，形成铂铝醇液，所述氯化铝的质量是氯化铂的600％，搅拌速度为1500r/min；步骤3，将氨水缓慢滴加至铂铝醇液中，并搅拌均匀直至不再产生沉淀；过滤后得到第一混合沉淀物，所述氨水缓慢加入的速度为8ml/min，温度为30℃，搅拌均匀的搅拌速度为1500r/min；步骤3，将氯化铝加入至无水乙醇中溶解，加入石墨烯搅拌均匀，然后缓慢滴加氢氧化钠溶液直至不再形成沉淀，过滤后的第二混合沉淀，所述氯化铝在无水乙醇中的浓度为150g/l，所述石墨烯的加入量是氯化铝质量的25％，搅拌速度为1500r/min，所述缓慢滴加的速度为8ml/min，氢氧化钠溶液的ph为12；步骤4，将第二混合沉淀放入至模具中恒温挤压形成第一板层结构，然后将第一混合沉淀平铺在第一膜层结构表面，进行挤压，形成第二板层结构，得到预制纤维层，所述恒温挤压的温度为95℃，压力为0.4mpa，所述挤压的压力为0.4mpa，温度为110℃；步骤5，将预制纤维层加入至反应釜中恒温反应3h，得到催化纤维层；恒温反应的温度为145℃，压力为0.3mpa。一种燃气红外催化燃烧装置，包括由内至外依次设置的燃气层1、预加热层2和催化纤维层3。所述燃气层1包括导流层1-1和分散层1-2，所述导流层1-1底部正中心设置有连接管，所述连接管与外部的燃气管道相接，所述分散层1-2采用金属网，且一侧与预加热层1-1相接，另一侧与预加热层2相接。所述预加热层2中段设置有加热层2-1，所述加热层2-1采用多孔石墨烯板，且石墨烯板内横向间隔设置有加热棒2-2，所述加热层2-1上侧面与催化纤维层3存在20mm的间距，下侧面与燃气层1存在20mm的间距。所述催化纤维层3包括石墨烯表层3-2和氧化铝催化层3-1，所述氧化铝催化层3-1下表面与预加热层2相接，上表面与石墨烯表层3-2相接。性能检测实施例1实施例2实施例3表面温差1.5℃0.8℃1.3℃使用后的表面温差1.7℃1.2℃1.5℃达到稳定的时间86s79s83s使用后达到稳定的时间90s81s85s热效率73.2％75.6％73.9％使用后的热效率71.1％74.1％73.3％使用是指使用200h后的数据。实施例1-3燃烧后的co排放浓度几乎没有，nox排放浓度约为1ppm。综上所述，本发明具有以下优点：1.本发明解决了现有催化纤维层粘附性不强的问题，利用氢氧化铝本身的絮凝效果将氢氧化铂交错分散，并在失水过程中，利用水蒸气打开缝隙，形成均匀微孔结构。2.本发明利用石墨烯的热传导性加速热量的分散，有效的提升了表面温度均匀性，同时催化纤维层整体以氧化铝作为框架，提升石墨烯表膜与氧化铝催化层连接性。可以理解的是，以上关于本发明的具体描述，仅用于说明本发明而并非受限于本发明实施例所描述的技术方案。本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行修改或等同替换，以达到相同的技术效果；只要满足使用需要，都在本发明的保护范围之内。当前第1页12