一种等离子体废气处理催化剂及其制备方法与流程

1.本发明涉及废气处理技术领域，具体而言，涉及一种等离子体废气处理催化剂及其制备方法。


背景技术：

2.等离子体是由离子、电子、中性粒子组成的整体呈电中性的物质集合，是不同于固体、液体、气体的物质第四态。等离子体被广泛应用于材料、电子等领域，并在环保领域备受关注。最常见的就是，基于等离子体处理废气，等离子体中存在着大量的高能电子，与废气中的背景气体分子发生非弹性碰撞，通过能量传递产生种类繁多的激发态物种、正负离子、自由基等活性粒子，其中臭氧、激发态氧原子、羟基自由基等组分则有着很强的氧化性，能将废气中的有毒有害成分氧化降解，转化成无毒无害或是低毒低害的物质。
3.现有技术中，等离子体处理废气技术主要是通过调节相邻两列等离子体发生电极之间距离，将催化剂填充在相邻两列电极之间，使得等离子体放电产生的活性粒子与催化剂充分接触，产生协同作用，对废气进行有效处理。
4.然而，现有技术中等离子体处理废气存在由于催化剂未能充分使用、废气受到催化剂导致的风阻，造成电极结焦，从而造成废气处理效率下降的问题。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于，针对上述现有技术中等离子废气处理过程中催化剂使用存在的不足，提供一种等离子体废气处理催化剂及其制备方法，以解决现有技术中等离子体处理废气存在由于催化剂未能充分使用、废气受到催化剂导致的风阻，从而造成废气处理效率下降的问题。
6.为实现上述目的，本发明实施例采用的技术方案如下：
7.第一方面，本发明提供了一种等离子体废气处理催化剂，包括：金属尖端、绝缘介质层和黏合剂；其中，所述绝缘介质层包括至少两层；所述金属尖端随机分布在相邻两层的绝缘介质之间；所述金属尖端和所述绝缘介质层组成载体；所述黏合剂连接相邻载体，形成目标催化剂体。
8.可选的，所述金属尖端为耐高温的金属丝。
9.可选的，所述绝缘介质层为有机物、玻璃或陶瓷中的一种。
10.可选的，所述载体为不规则碎片；所述碎片叠放在所述黏合剂作用下形成催化剂体。
11.第二方面，本发明提供了一种制备如第一方面所述的催化剂的方法，包括：基于金属尖端和绝缘介质层制作载体碎片，并对所述碎片进行清洗；
12.在清洗后的多个碎片表面附着黏合剂，烧结形成催化剂体；
13.将所述催化剂体浸入熔融状态下的载体溶液中，预设时间后取出烘干，形成目标催化剂体。
14.本发明的有益效果是：本发明中的一种等离子体废气处理催化剂及其制备方法，包括：金属尖端、绝缘介质层和黏合剂；其中，所述绝缘介质层包括至少两层；所述金属尖端随机分布在相邻两层的绝缘介质之间；所述金属尖端和所述绝缘介质层组成载体；所述黏合剂连接相邻载体，形成目标催化剂体。也就是说，本发明中的等离子废气处理催化剂不但可以增强等离子体放电的效率，增加放电均匀性，还可以使催化剂具有更大的表面积，使得废气均匀流过，从而提高废气处理效率。
附图说明
15.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它相关的附图。
16.图1为本发明另一实施例提供的等离子体废气处理催化剂的制作方法流程示意图。
具体实施方式
17.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
18.因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
19.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
20.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
21.此外，术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
22.在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上
述术语在本发明中的具体含义。
23.首先对本发明所涉及的名词进行解释：
24.等离子体：等离子体是由带电的正粒子、负粒子(包括正离子、负离子、电子、自由基和活性基团等)组成的集合体，其中正电荷和负电荷电量相等，故称等离子体，它们在宏观上呈电中性。等离子体由电子、离子、自由基和中性粒子所组成，是导电的流体，总体上保持电中性。
25.电极：指的是电子或电器装置、设备中的一种部件，用做导电介质(固体、气体、真空或电解质溶液)中输入或导出电流的两个端。输入电流的一极叫阳极或正极，放出电流的一极叫阴极或负极。
26.下面将结合本发明实施例中的附图1，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
27.应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
28.本发明的目的是针对现有技术中等离子体废气处理催化剂存在的不足，提供一种等离子废气处理催化剂。
29.本发明的又一目的是提供一种应用于该催化剂的制备方法。
30.本发明的目的可以通过如下技术方案实现：
31.一种等离子体废气处理催化剂，包括：金属尖端、绝缘介质层和黏合剂；其中，所述绝缘介质层包括至少两层；所述金属尖端随机分布在相邻两层的绝缘介质之间；所述金属尖端和所述绝缘介质层组成载体；所述黏合剂连接相邻载体，形成目标催化剂体。
32.其中，金属尖端为耐高温的金属丝。
33.本发明实施例中，金属尖端的直径0.1-100nm、长度取值范围为几毫米-几厘米的金属丝，且耐高温金属丝。具体的，金属丝可以为钨、钼、钽、铌、铬、钛、锆等难熔金属以及稀土金属的硼化物、碳化物、氮化物、硅化物、磷化物和硫化物等。
34.在本发明实施例中，绝缘介质层为有机物、玻璃或陶瓷中的一种。载体为不规则碎片；所述碎片叠放在所述黏合剂作用下形成催化剂体。
35.本发明实施例中，绝缘介质层可以选用有机物、玻璃、陶瓷等其中一种，也可以是多种组合物，这里不做具体的限定。例如，无定型载体碎片，随机堆叠从而增大比表面，增加风程和气体流动均匀性，进一步，使用黏合剂粘结在一起，形成不同形状。如，板状、桶状等，这里可以依据电极形状而定，多层板叠放，可以形成任意厚度和形状的催化剂板。
36.示例性的，在将绝缘介质层高温熔化，制作形成具有一定形态的绝缘介质层，在介质层的表面随机的洒上金属丝，进一步在金属丝上层再次覆盖一层绝缘介质层，即形成载体。具体的，可以制作多个不规则的载体，载体为碎片形态，基于超声波对载体碎片进行清洗，激发金属丝的活性，从而有效的进行催化。
37.需要说明的是，本发明实施例中对载体碎片进行熔融采用的即为凝胶溶胶法。凝胶溶胶法：溶胶－凝胶法就是用含高化学活性组分的化合物作前驱体，在液相下将这些原料均匀混合，并进行水解、缩合化学反应，在溶液中形成稳定的透明溶胶体系，溶胶经陈化胶粒间缓慢聚合，形成三维网络结构的凝胶，凝胶网络间充满了失去流动性的溶剂，形成凝胶。凝胶经过干燥、烧结固化制备出分子乃至纳米亚结构的材料。
38.本发明中的一种等离子体废气处理催化剂，包括：金属尖端、绝缘介质层和黏合
剂；其中，所述绝缘介质层包括至少两层；所述金属尖端随机分布在相邻两层的绝缘介质之间；所述金属尖端和所述绝缘介质层组成载体；所述黏合剂连接相邻载体，形成目标催化剂体。也就是说，本发明中的等离子废气处理催化剂不但可以增强等离子体放电的效率，增加放电均匀性，还可以使催化剂具有更大的表面积，使得废气均匀流过，从而提高废气处理效率。
39.图1为本发明另一实施例提供的等离子体废气处理催化剂的制作方法流程示意图。以下将结合图1，对本发明实施例所提供的等离子体废气处理催化剂及其制备方法进行详细说明。
40.本发明另一实施例种还提供了一种制备如上述实施例中的催化剂的方法，如图1所示，该方法包括：
41.步骤101、基于金属尖端和绝缘介质层制作载体碎片，并对所述碎片进行清洗。
42.步骤102、在清洗后的多个碎片表面附着黏合剂，烧结形成催化剂体。
43.步骤103、将所述催化剂体浸入熔融状态下的载体溶液中，预设时间后取出烘干，形成目标催化剂体。
44.在本发明所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
45.作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
46.另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用硬件加软件功能单元的形式实现。
47.上述以软件功能单元的形式实现的集成的单元，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。上述软件功能单元存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)或处理器(英文：processor) 执行本发明各个实施例方法的部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(英文：read-only memory，简称：rom)、随机存取存储器(英文：random access memory，简称：ram)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。