專利名稱：：一種蜂窩陶瓷載體涂層的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種蜂窩陶瓷載體涂層的制備方法。
背景技術(shù)：
：隨著社會(huì)的進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，汽車尾氣帶來的環(huán)境污染越來越嚴(yán)重。采用汽車尾氣催化凈化的方法是減少尾氣污染的一種有效手段。由于汽車操作彈性大，作為尾氣凈化材料應(yīng)該具有機(jī)械強(qiáng)度高，熱穩(wěn)定性好，熱膨脹系數(shù)低，耐久性好的特點(diǎn)。蜂窩陶瓷堇青石因其機(jī)械強(qiáng)度高，熱穩(wěn)定性好，熱膨脹系數(shù)低等特點(diǎn)，廣泛用于作為汽車尾氣的載體。然而堇青石比表面積很小(<lm7g)，為了縮小凈化器的體積，必須在堇青石基質(zhì)材料上再附上一層高比表面涂層(washcoat)，以增大比表面。Y_A1203是目前應(yīng)用最廣泛的涂層材料。氧化鋁涂層漿液的制備不同對(duì)涂層結(jié)構(gòu)和物化性能都有很大影響，進(jìn)而對(duì)最后制備的催化劑的性能產(chǎn)生影響。目前，制備氧化鋁涂層的方法有①以硝酸鋁或氯化鋁為鋁源，采用溶膠凝膠法制備溶膠，這種工藝控制參數(shù)多，重現(xiàn)性差，不適合工業(yè)化生產(chǎn)。②以活性氧化鋁粉為鋁源制備涂層漿液，此方法工藝復(fù)雜，周期長(zhǎng)。③以擬薄水鋁石為鋁源制備溶膠，該方法原料成本低，制備周期短，能耗小，相對(duì)于其他方法更易實(shí)現(xiàn)過程控制，便于工業(yè)化。然而，以擬薄水鋁石為鋁源制備的溶膠，其流變性差，觸變性大，不易均勻涂覆在蜂窩陶瓷上，殘余溶膠不易吹出，常發(fā)生堵孔現(xiàn)象。因此改變其流動(dòng)性與觸變性是制備應(yīng)用的關(guān)鍵之一。另外，為滿足工業(yè)化要求，進(jìn)一步提高氧化鋁涂層的比表面也是一關(guān)鍵。中國專利(200510114492)公開了一種氧化鋁載體的制備方法，將單糖或雙糖的水溶液作為膠溶劑與水合氧化鋁混合，然后混捏，成型，干燥，焙燒得到氧化鋁載體。中國專利(00105234)公開了一種鋁溶膠的改性方法，在鋁溶膠中添加磷和稀土化合物進(jìn)行改性。中國專利(200610049232)公開了一種稀土復(fù)合氧化物涂層負(fù)載Pd催化劑的制備方法，采用稀土復(fù)合氧化物作為涂層。本專利研究了添加不同種類不同量的造孔劑和分散劑提高涂層比表面積和改善溶膠流動(dòng)性、觸變性，并將其用于蜂窩陶瓷的涂層材料，未見有報(bào)道。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種蜂窩陶瓷載體涂層的制備方法。本發(fā)明的制備方法步驟如下①室溫下，以固含量為22%的擬薄水鋁石漿液為原料，加入硝酸，酸鋁摩爾比為0.080.l，加入造孔劑，造孔劑與擬薄水鋁石的質(zhì)量比為O.19%3%，加入分散劑尿素，尿素與擬薄水鋁石的質(zhì)量比為35%50%，高速攪拌25h，得到鋁溶膠；②蜂窩陶瓷堇青石的預(yù)處理將蜂窩陶瓷堇青石浸漬于2mol/L的硝酸中6h，取出，用去離子水水清洗至pH=7，風(fēng)干，然后于ll(TC過夜干燥；③將預(yù)處理好的蜂窩陶瓷堇青石浸漬鋁溶膠中，浸漬320min取出，吹出孔道中的殘余溶膠，在空氣中風(fēng)干，然后在80ll(TC干燥，以12°C/min的速率升溫至5Q(TC，保持38h，得到產(chǎn)物。上述造孔劑為聚乙烯醇，或者聚乙二醇，或者羧甲基纖維素。上述蜂窩陶瓷堇青石采用商業(yè)產(chǎn)品，其孔密度為200孔/英寸2400孔/英寸2。上述擬薄水鋁石為商業(yè)產(chǎn)品，白色粉狀。本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明改善了溶膠的流動(dòng)性與觸變性，抗震性好，用作涂層材料大大提高了蜂窩陶瓷的比表面。適用于工業(yè)化的需要。具體實(shí)施例方式實(shí)施例1:以固含量為22X的擬薄水鋁石為鋁源，攪拌30min，加入硝酸，酸鋁摩爾比為0.08，加入擬薄水鋁石質(zhì)量的2.07%的聚乙二醇，加入擬薄水鋁石質(zhì)量的35%的尿素，高速攪拌2h，得到鋁溶膠。將預(yù)處理好的蜂窩陶瓷堇青石浸漬在溶膠中，10min后取出，吹出殘余溶膠，風(fēng)干，然后在ll(TC干燥，以1°C/min的速率升溫至50(TC，保持3h。得到改性后的蜂窩陶瓷載體。然后超聲震蕩。實(shí)施例2:以固含量為22X的擬薄水鋁石為鋁源，攪拌30min，加入硝酸，酸鋁摩爾比為0.08，加入擬薄水鋁石質(zhì)量的0.94%的聚乙烯醇，加入擬薄水鋁石質(zhì)量的40%的尿素，高速攪拌4h，得到鋁溶膠。將預(yù)先處理好的蜂窩陶瓷堇青石浸漬在溶膠中，5min后取出，吹出殘余溶膠，風(fēng)干，然后在110°C干燥，以1.5°C/min的速率升溫至500°C，保持4h。得到改性后的蜂窩陶瓷載體。然后超聲震蕩。實(shí)施例3:以固含量為22X的擬薄水鋁石為鋁源，攪拌30min，加入硝酸，酸鋁摩爾比為0.l，加入擬薄水鋁石質(zhì)量的0.19%的羧甲基纖維素，加入擬薄水鋁石質(zhì)量的35%的尿素，高速攪拌4h，得到鋁溶膠。將預(yù)先處理好的蜂窩陶瓷堇青石浸漬在溶膠中，3min后取出，吹出殘余溶膠，風(fēng)干，然后在8(TC干燥，以rC/min的速率升溫至50(TC，保持8h。得到改性后的蜂窩陶瓷載體。然后超聲震蕩。實(shí)施例4:以固含量為22%的擬薄水鋁石為鋁源，攪拌30min，加入硝酸，酸鋁摩爾比為0.08，加入擬薄水鋁石質(zhì)量的2.07%的聚乙二醇，加入擬薄水鋁石質(zhì)量的40%的尿素，高速攪拌5h，得到鋁溶膠。將預(yù)先處理好的蜂窩陶瓷堇青石浸漬在溶膠中，10min后取出，吹出殘余溶膠，風(fēng)干，然后在8(TC干燥，以1°C/min的速率升溫至500°C，保持3h。得到改性后的蜂窩陶瓷載體。然后超聲震蕩。實(shí)施例5:以固含量為22X的擬薄水鋁石為鋁源，攪拌30min，加入硝酸，酸鋁摩爾比為0.09，加入擬薄水鋁石質(zhì)量的3%的聚乙烯醇，加入擬薄水鋁石質(zhì)量的50%的尿素，高速攪拌5h，得到鋁溶膠。將預(yù)先處理好的蜂窩陶瓷堇青石浸漬在溶膠中，20min后取出，吹出殘余溶膠，風(fēng)干，然后在IO(TC干燥，以2°C/min的速率升溫至50(TC，保持3h。得到改性后的蜂窩陶瓷載體。然后超聲震蕩。實(shí)施例6:以固含量為22%的擬薄水鋁石為鋁源，攪拌30min，加入硝酸，酸鋁摩爾比為0.08，加入擬薄水鋁石質(zhì)量的1.88%的的羧甲基纖維素，加入擬薄水鋁石質(zhì)量的35%的尿素，高速攪拌5h，得到鋁溶膠。將預(yù)先處理好的蜂窩陶瓷堇青石浸漬在溶膠中，3min后取出，吹出殘余溶膠，風(fēng)干，然后在8(TC干燥，以rC/min的速率升溫至50(TC，保持3h。得到改性后的蜂窩陶瓷載體。然后超聲震蕩。實(shí)施例7:以固含量為22X的擬薄水鋁石為鋁源，攪拌30min，加入硝酸，酸鋁摩爾比為0.08，加入擬薄水鋁石質(zhì)量的0.94%的聚乙二醇，再加入擬薄水鋁石質(zhì)量的50%的尿素，高速攪拌5h，得到鋁溶膠。將預(yù)先處理好的蜂窩陶瓷堇青石浸漬在溶膠中，3min后取出，吹出殘余溶膠，風(fēng)干，然后在8(TC干燥，以1°C/min的速率升溫至500°C，保持3h。得到改性后的蜂窩陶瓷載體。然后超聲震蕩。表1空白堇青石與改性后堇青石的比表面積<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>涂層的牢固度蜂窩陶瓷用作載體時(shí)，催化劑活性組分的真實(shí)載體是涂層，因此涂層不僅要提供適宜的比表面積，而且必須具備與蜂窩陶瓷載體結(jié)合牢固，避免脫落造成活性組分的損失。涂層與載體的結(jié)合牢固度采用超聲波震蕩后的脫落率來衡量。脫落率用下面的公式計(jì)算脫落率=(樣品超聲前質(zhì)量_超聲后質(zhì)量)/涂層的質(zhì)量X100%。權(quán)利要求一種蜂窩陶瓷載體涂層的制備方法，其特征在于本制備方法步驟如下①室溫下，以固含量為22％的擬薄水鋁石漿液為原料，加入硝酸，酸鋁摩爾比為0.08～0.1，加入造孔劑，造孔劑與擬薄水鋁石的質(zhì)量比為0.19％～3％，加入分散劑尿素，尿素與擬薄水鋁石的質(zhì)量比為35％～50％，高速攪拌2～5h，得到鋁溶膠；②蜂窩陶瓷堇青石的預(yù)處理將堇青石浸漬于2mol/L的硝酸中6h，取出，用去離子水清洗至pH＝7，風(fēng)干，然后于110℃過夜干燥；③將預(yù)處理好的蜂窩陶瓷堇青石浸漬鋁溶膠中，浸漬3～20min取出，吹出孔道中的殘余溶膠，在空氣中風(fēng)干，然后在80～110℃干燥，以1～2℃/min的速率升溫至500℃，保持3～8h，得到產(chǎn)物。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的蜂窩陶瓷載體涂層的制備方法，其特征在于上述造孔劑為聚乙烯醇，或者聚乙二醇，或者羧甲基纖維素。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的蜂窩陶瓷載體涂層的制備方法，其特征在于上述堇青石采用商業(yè)產(chǎn)品，其孔密度為200孔/英寸2400孔/英寸2。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的蜂窩陶瓷載體涂層的制備方法，其特征在于上述擬薄水鋁石為商業(yè)產(chǎn)品，白色粉狀。全文摘要本發(fā)明公開了一種蜂窩陶瓷載體涂層的制備方法，本發(fā)明采用堇青石作為載體，以聚乙二醇或聚乙烯醇或羧甲基纖維素為造孔劑，以尿素為分散劑；在室溫條件下，以固含量為22％的擬薄水鋁石漿液為原料，加入硝酸，酸鋁摩爾比為0.08～0.1，造孔劑與擬薄水鋁石的質(zhì)量比為0.19％～3％，分散劑與擬薄水鋁石的質(zhì)量比為35％～50％，高速攪拌2～5h，得到鋁溶膠，再將預(yù)處理好的蜂窩陶瓷堇青石浸漬于鋁溶膠中，得到改性后的蜂窩陶瓷載體；本發(fā)明的涂層材料適用于蜂窩陶瓷的表面改性，可使蜂窩陶瓷載體比表面積達(dá)到51.18m2/g，且涂層與載體的結(jié)合牢固度高，適合工業(yè)化應(yīng)用。文檔編號(hào)B01J35/04GK101695672SQ20091019331公開日2010年4月21日申請(qǐng)日期2009年10月26日優(yōu)先權(quán)日2009年10月26日發(fā)明者余林,孫明,李永峰,楊霞卿申請(qǐng)人:廣東工業(yè)大學(xué);