專利名稱：含有膨脹石墨的儲(chǔ)氨混合物多孔固體樣塊及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種含有膨脹石墨的儲(chǔ)氨混合物多孔固體樣塊及其制備方法，應(yīng)用于汽車尾氣后處理系統(tǒng)以及燃料電池系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
能源危機(jī)和環(huán)境污染是人類進(jìn)入二十一世紀(jì)必須面對(duì)的兩個(gè)非常嚴(yán)峻的問題。在傳統(tǒng)汽車的排放達(dá)標(biāo)的技術(shù)手段選擇方面，以及新能源汽車的燃料供給技術(shù)方面人們?nèi)匀幻媾R不少的難題。汽車尾氣后處理系統(tǒng)是依靠尿素還原劑的精確供給并在催化劑的前端分解成氨氣后來去除NOX危害物，達(dá)到凈化尾氣的目的，實(shí)現(xiàn)車輛的國(guó)4或以上的標(biāo)準(zhǔn)的達(dá)標(biāo)。但是，在實(shí)際使用中，這種依靠尿素分解成氨氣的液體尿素的計(jì)量噴射存在許多不足和難點(diǎn)，例如，尿素溶液在-ire環(huán)境下結(jié)冰堵塞的問題，需要額外的管路加熱系統(tǒng)來解決。而對(duì)于突破能源困境，解決未來能源問題的新能源汽車發(fā)展問題，氫燃料電池汽車被公認(rèn)是一個(gè)極為重要的技術(shù)路線。但是，如何穩(wěn)定的獲得氫氣來源是個(gè)制約本領(lǐng)域發(fā)展的不小的難題。氨氣是一種含氫密度較高的一類氫前驅(qū)體，常溫下非常活潑，極易擴(kuò)散，但不容易存儲(chǔ)。如果能夠解決好氨氣的儲(chǔ)存問題，就可以開辟一條新的氨氣利用的技術(shù)路線。在國(guó)家專利信息網(wǎng)，以“儲(chǔ)氨”為主題詞檢索，專利號(hào)為CN201120099229. 7的‘一種氣相法烏洛托品尾氣氨回收裝置’、專利號(hào)為CN201020677361. 7的‘用于冷庫機(jī)房的配氨連接機(jī)構(gòu)’、專利號(hào)為CN201020269811.9的‘復(fù)合功能型儲(chǔ)氨器’、專利號(hào)為CN200520057558. X的‘一種蒸氨裝置’、專利號(hào)為CN201010244091. 5的‘用于對(duì)SCR催化劑的工作進(jìn)行檢驗(yàn)的方法和系統(tǒng)’、專利號(hào)為CN200880104697. X的‘SCR排氣后處理系統(tǒng)的運(yùn)行方法及診斷方法’專利號(hào)為CN200910197860. 8的‘一種高效低溫儲(chǔ)氨材料的制備方法’、CN200710156866. I的‘一種氨基絡(luò)合物及其制備方法和用途’等8個(gè)專利均與本發(fā)明所提及的金屬鹽固體混合物無關(guān)。專利號(hào)為CN200680005886. 2的‘氨的高密度存儲(chǔ)’專利包含氨吸收/解吸固體材料，該材料容易制備和處理并可以極高密度的存儲(chǔ)氨，并且氨在受控條件下容易釋放。但是，該專利是采用固體料直接模壓成型，采用粘結(jié)劑，僅僅聲明了可能是二氧化硅纖維粘結(jié)齊U，并沒有加量比例，其它權(quán)利要求項(xiàng)和實(shí)施例中的也僅僅聲明固體材料可能包括顆粒材料、多孔材料、晶體材料、無定形材料或它們的結(jié)合物組成，沒有明確權(quán)利要求細(xì)項(xiàng)，本行業(yè)技術(shù)人士幾乎無法實(shí)施。眾所周知，石墨的層狀結(jié)構(gòu)使得層間存在一定的空隙，因此在一定條件下，某些反應(yīng)物的原子即可進(jìn)入層間空隙，并與碳網(wǎng)平面形成層間化合物，這種插有層間化合物的石墨即為膨脹石墨。碳原子層間以很弱的范德華力相聯(lián)系，這種結(jié)構(gòu)允許插層物質(zhì)能夠順利地進(jìn)入碳原層間而不破壞碳原子層內(nèi)的六角網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，因此天然石墨是制備石墨插層化合物最好的母體材料。膨脹石墨是一種利用物理或化學(xué)的方法使非碳質(zhì)反應(yīng)物插入石墨層間，與炭素的六角網(wǎng)絡(luò)平面結(jié)合的同時(shí)又保持了石墨層狀結(jié)構(gòu)的晶體化合物。它不僅保持石墨優(yōu)異的理化性質(zhì)，而且由于插入物質(zhì)與石墨層的相互作用而呈現(xiàn)出原有石墨及插層物質(zhì)不具備的新性能。插有層間化合物的石墨在遇到高溫時(shí)，層間化合物將分解，產(chǎn)生一種沿石墨層間C軸方向的推力，這個(gè)推力遠(yuǎn)大于石墨粒子的層間結(jié)合力，在這個(gè)推力的作用下石墨層間被推開，從而使石墨粒子沿C軸方向高倍地膨脹，形成蠕蟲狀的膨脹石墨。膨脹石墨有如下特性極強(qiáng)的耐壓性、柔韌性、可塑性和自潤(rùn)滑性；極強(qiáng)的抗高、低溫、抗腐蝕、抗輻射特性；極強(qiáng)的抗震特性；極強(qiáng)的電導(dǎo)率；極強(qiáng)的抗老化、抗扭曲的特性；可以抵制各種金屬的熔化及滲透；無毒、不含任何致癌物，對(duì)環(huán)境沒有危害； 從目前的研究來看，膨脹石墨是一種性能優(yōu)良的吸附劑，尤其是它具有疏松多孔結(jié)構(gòu)，Ig膨脹石墨可吸附80g石油，于是膨脹石墨 就被設(shè)計(jì)成各種工業(yè)油脂和工業(yè)油料的吸附齊U。與其它吸附劑相比，膨脹石墨有許多優(yōu)點(diǎn)，如采用活性炭進(jìn)行水上除油，它吸附油后會(huì)下沉，吸附量也小，且不易再生利用；還有一些吸附劑，如棉花、草灰、聚丙烯纖維、珍珠巖、蛭石等，它們?cè)谖偷耐瑫r(shí)也吸水，這給后處理帶來困難。鑒于此，本發(fā)明將依托具有超強(qiáng)吸附能力的氯化鍶粉末，在某些特定條件下可以進(jìn)行氨氣的吸附和解吸的原理，制備出一種可以存儲(chǔ)氨氣的活性混合物多孔固體樣塊。而且，該混合物多孔固體樣塊中還添加了有一定量的膨脹石墨，大大增加了金屬鹽的吸附能力，同時(shí)提高了混合物多孔固體樣塊的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，解決了混合物多孔固體樣塊在多次吸附和解吸過程中粉化和結(jié)構(gòu)塌陷的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的是提供一種含有膨脹石墨的儲(chǔ)氨混合物多孔固體樣塊及其制備方法，其制備的混合物樣塊具有超強(qiáng)的吸附能力，而且結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，不容易粉化，混合物中添加了適量的工業(yè)用球粘土，有很好的物理吸附性和表面化學(xué)活性，可以進(jìn)一步改善混合物多孔固體樣塊干燥后的粘度及吸附能力。本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的含有膨脹石墨的儲(chǔ)氨混合物多孔固體樣塊，由無水氯化鍶、膨脹石墨和工業(yè)用球粘土混合而成，其特征在于其制備方法，具體步驟如下按重量百分比將工業(yè)無水氯化鍶鹽粉末5(T82wt%、膨脹石墨2 10wt%、工業(yè)用球粘土3 16wt%、去離子水4 18wt%和工業(yè)酒精4 14wt%組成混合物,通過攪拌機(jī)攪拌均勻,攪拌時(shí)間f 10h，形成半干性的混合粉體；該粉體添加到一可敞開式的密閉容器內(nèi)進(jìn)行機(jī)械振蕩3(T60min，再在8(Tl20°C，真空度為I KT1Kpa的條件下干燥I 2h，或在6(Tl00°C的溫度下干燥2 4h。本發(fā)明的積極效果是其具有超強(qiáng)的吸附能力，而且結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，不容易粉化，混合物中添加了適量的工業(yè)用球粘土，有很好的物理吸附性和表面化學(xué)活性，可以進(jìn)一步改善混合物多孔固體樣塊干燥后的粘度及吸附能力，所制備的混合物多孔固體樣塊集中使用，滿足大容量氨氣的儲(chǔ)存和釋放的使用要求。


圖I為本發(fā)明吸附氨氣后的熱失重曲線圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖與實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明
實(shí)施例I
將50wt%的工業(yè)無水氯化銀鹽粉末、2wt%的膨脹石墨、16wt%工業(yè)用球粘土、18wt%的去離子水和14wt%的工業(yè)酒精組成混合物，通過攪拌機(jī)攪拌均勻，攪拌Ih后形成半干性的混合粉體；該粉體添加到一可敞開式的密閉容器內(nèi)進(jìn)行機(jī)械振蕩30min，再在60°C，真空度為KT1Kpa的條件下干燥3h，即可得含有29. 4wt%膨脹石墨的儲(chǔ)氨活性混合物多孔固體樣塊。將IOg多孔固體樣塊進(jìn)行充氨，在自然通風(fēng)的環(huán)境下進(jìn)行，事先將可敞開式的密閉容器放入一個(gè)水量足夠大的冷卻水的水槽中，連接氨鋼瓶，通過減壓閥和干燥系統(tǒng)，在 0. IMpa的壓力范圍內(nèi)緩緩的進(jìn)行充氨,充氨時(shí)間為3h ;充氨后該樣塊質(zhì)量為15. 9g,即吸附氨氣5. 9g。然后再將樣塊在20(TC下進(jìn)行加熱處理，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，加熱后樣塊質(zhì)量變?yōu)?0. Ig,即釋放了氨氣5. Sg，解吸效率為98%。該多孔固體樣塊吸附氨氣后的失重曲線如圖I所示，從圖中可以看出，混合物多孔固體樣塊吸附氨氣重量百分比約為37 wt%。實(shí)施例2
將82wt%的工業(yè)無水氯化銀鹽粉末、5wt%的膨脹石墨、5wt%工業(yè)用球粘土、4wt%的去離子水和4wt%的工業(yè)酒精組成混合物，通過攪拌機(jī)攪拌均勻，攪拌6h后形成半干性的混合粉體；該粉體添加到一可敞開式的密閉容器內(nèi)進(jìn)行機(jī)械振蕩3(T60min，再在100°C，真空度為IKpa的條件下干燥lh，即可得含有5. 4被％膨脹石墨的儲(chǔ)氨活性混合物多孔固體樣塊。將IOg多孔固體樣塊進(jìn)行充氨，在自然通風(fēng)的環(huán)境下進(jìn)行，事先將可敞開式的密閉容器放入一個(gè)水量足夠大的冷卻水的水槽中，連接氨鋼瓶，通過減壓閥和干燥系統(tǒng)，在0. 4Mpa的壓力范圍內(nèi)緩緩的進(jìn)行充氨，充氨時(shí)間為IOh ;充氨后該樣塊質(zhì)量為13. 8g,即吸附氨氣3. Sg。然后再將樣塊在200°C下進(jìn)行加熱處理，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，加熱后樣塊質(zhì)量變?yōu)?0. 8g，即釋放了氨氣3. 0g，解吸效率為78. 9%。實(shí)施例3
將75wt%的工業(yè)無水氯化鍶鹽粉末、10wt%的膨脹石墨、3wt%工業(yè)用球粘土、7wt%的去離子水和5wt%的工業(yè)酒精組成混合物，通過攪拌機(jī)攪拌均勻，攪拌IOh后形成半干性的混合粉體；該粉體添加到一可敞開式的密閉容器內(nèi)進(jìn)行機(jī)械振蕩3(T60min，再在100°C的溫度下干燥3h即可得含有11. 4wt%膨脹石墨的儲(chǔ)氨活性混合物多孔固體樣塊。將IOg多孔固體樣塊進(jìn)行充氨，在自然通風(fēng)的環(huán)境下進(jìn)行，事先將可敞開式的密閉容器放入一個(gè)水量足夠大的冷卻水的水槽中，連接氨鋼瓶，通過減壓閥和干燥系統(tǒng)，在
0.2Mpa的壓力范圍內(nèi)緩緩的進(jìn)行充氨，充氨時(shí)間為7h ;充氨后該樣塊質(zhì)量為14. Og,即吸附氨氣4. Ogo然后再將樣塊在200°C下進(jìn)行加熱處理，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，加熱后樣塊質(zhì)量變?yōu)?0. 4g，即釋放了氨氣3. 6g，解吸效率為90%。
權(quán)利要求
1.含有膨脹石墨的儲(chǔ)氨混合物多孔固體樣塊，由無水氯化鍶、膨脹石墨和工業(yè)用球粘土混合而成，其特征在于其制備方法，具體步驟如下按重量百分比將工業(yè)無水氯化鍶鹽粉末50 82wt%、膨脹石墨2 10wt%、工業(yè)用球粘土 3 16wt%、去離子水4 18wt%和工業(yè)酒精4"l4wt%組成混合物，通過攪拌機(jī)攪拌均勻，攪拌時(shí)間f 10h，形成半干性的混合粉體；該粉體添加到一可敞開式的密閉容器內(nèi)進(jìn)行機(jī)械振蕩3(T60min，再在8(T12(TC，真空度為riO^Kpa的條件下干燥f 2h，或在6(TlO(r C的溫度下干燥2 4h。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種含有膨脹石墨的儲(chǔ)氨混合物多孔固體樣塊，由無水氯化鍶、膨脹石墨和工業(yè)用球粘土混合而成，其特征在于其制備方法，具體步驟如下按重量百分比將工業(yè)無水氯化鍶鹽粉末50~82wt%、膨脹石墨2~10wt%、工業(yè)用球粘土3~16wt%、去離子水4~18wt%和工業(yè)酒精4~14wt%組成混合物，通過攪拌機(jī)攪拌均勻，攪拌時(shí)間1~10h，形成半干性的混合粉體；該粉體添加到一可敞開式的密閉容器內(nèi)進(jìn)行機(jī)械振蕩30~60min，再在80~120℃，真空度為1~10-1Kpa的條件下干燥1~2h，或在60~100℃的溫度下干燥2~4h。其制備的混合物樣塊具有超強(qiáng)的吸附能力，而且結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，不容易粉化，混合物中添加了適量的工業(yè)用球粘土，有很好的物理吸附性和表面化學(xué)活性，可以進(jìn)一步改善混合物多孔固體樣塊干燥后的粘度及吸附能力。
文檔編號(hào)C01C1/00GK102716717SQ20121023881
公開日2012年10月10日 申請(qǐng)日期2012年7月11日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月11日
發(fā)明者于力娜, 姜濤, 安宇鵬, 崔龍, 張克金, 王丹, 王金星, 許德超 申請(qǐng)人:中國(guó)第一汽車股份有限公司