本發(fā)明涉及陶瓷材料,尤其涉及一種乙醇鋁摻雜的片狀蜂窩陶瓷及其制備方法。
技術(shù)背景
機動車污染已成為我國空氣污染的重要來源,是造成灰霾和光化學(xué)煙霧污染的重要原因。汽車尾氣主要為氮氧化物(NOx)、碳?xì)浠衔?HC)、一氧化碳(C0)、顆粒物等,已成為主要的大氣污染物,因此,解決空氣污染問題的重中之重即是解決汽車尾氣污染問題。
汽車尾氣凈化器主要由殼體、載體和催化劑3部分組成,其中催化劑的選擇非常重要。三效催化劑是指能同時去除NOx、HC、CO這三種主要污染物的催化劑,大量試驗研究表明,稀土鈣鈦礦催化劑La-Sr-Co-O為三效催化劑,并且對汽車尾氣的催化效果較好。祝杰在其碩士學(xué)位論文《堇青石蜂窩陶瓷負(fù)載La-Sr-Co-O對汽車尾氣催化性能的研究》中采用堇青石蜂窩陶瓷作為載體,La-Sr-Co-O鈣鈦礦型復(fù)合氧化物作為催化劑活性成分,制備了整體式汽車尾氣催化劑,但是其制備的陶瓷載體耐熱性能還不夠高,并且整體式催化劑一旦損壞需要整體更換,浪費資源的同時還增加了使用成本。
技術(shù)實現(xiàn)要素:
針對以上不足,本發(fā)明的目的是提供一種耐高溫、使用壽命長、又能保證資源合理利用的片狀蜂窩陶瓷及其制備方法。
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題采用以下的技術(shù)方案來實現(xiàn) :
1. 一種乙醇鋁摻雜的片狀蜂窩陶瓷,其特征在于,由以下重量份的原料制成:
乙醇鋁3-5,堇青石 40-50,黏土 1-3,無水乙醇5-10,ZrO2粉5-10,CrO2粉5-10,滑石粉10-15,碳酸鎂3-5,SiC 2-4,碳酸鈉 4-8,硬脂酸1-3,1 mol/L HNO3溶液適量,納米氧化鋁溶膠50-60,1 mol/L La(NO3)3 1-3,1 mol/L Sr(NO3)2 1-2,1 mol/L Co(NO3)2 0.5-1、1 mol/L檸檬酸2-6,去離子水100-200;
所述納米氧化鋁溶膠的固含量為20%-25%。
2. 所述的一種乙醇鋁摻雜的片狀蜂窩陶瓷及其制備方法,其特征在于,包括以下步驟:
a. 片狀蜂窩陶瓷的制備:
將乙醇鋁溶解于無水乙醇中形成乙醇鋁溶液;取堇青石、黏土、ZrO2 粉、CrO2粉、滑石粉、碳酸鎂和碳酸鈉進行球磨、混料、粉碎至200 -500 目后,加入乙醇鋁溶液、硬脂酸、50-60份去離子水混合均勻,陳腐 20-25 h得到泥料 ;將泥料放入真空煉泥機中進行煉泥后,再放入擠壓成型機中成型后切割為3-5cm的板狀試樣 ;100-150℃下烘干試樣后放入煅燒爐中,1200-1500℃下保溫1-4h,冷卻出爐。
b. 片狀蜂窩陶瓷的預(yù)處理:
水洗步驟a得到的堇青石蜂窩陶瓷板狀試樣后,用HNO3溶液浸泡20-30 h,之后用清水超聲10-30 min后干燥;
c. 納米氧化鋁溶膠和La-Sr-Co-O催化劑的涂覆:
將步驟b所得板狀試樣浸入納米氧化鋁溶膠和La-Sr-Co-O前驅(qū)體溶液的混合液中,20-60min后取出, 用洗耳球吹除板狀試樣孔道殘留的混合液,50-100℃下干燥10-15h,500-1000℃下焙燒3-8h,重復(fù)3-5次。
3. 所述的La-Sr-Co-O前驅(qū)體溶液由所述的1 mol/L La(NO3)3,1 mol/L Sr(NO3)2,1 mol/L Co(NO3)2、1 mol/L檸檬酸溶液混合而成。
本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明利用耐高溫、耐磨損和耐腐蝕的惰性無機材料ZrO2粉和CrO2粉來強化蜂窩陶瓷載體的綜合性能,使蜂窩陶瓷載體具有抗壓強度高、耐高溫、化學(xué)穩(wěn)定性好、抗腐蝕能力強等優(yōu)點;進一步地,利用水溶性碳酸鈉來提高陶瓷載體的孔隙率;將納米氧化鋁溶膠和La-Sr-Co-O前驅(qū)體溶液混合后對陶瓷載體進行浸泡,增加了La-Sr-Co-O催化劑與載體的結(jié)合力,延長其使用壽命;將蜂窩陶瓷載體制成片狀型,方便了安裝和更換,同時節(jié)約成本,促進了資源的充分利用,符合當(dāng)下綠色環(huán)保的趨勢,具有更廣闊的應(yīng)用前景和市場價值;應(yīng)用了乙醇鋁,提高了陶瓷材料的韌性和強度。
具體實施方式
為了使本發(fā)明實現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達成目的與功效易于明白了解,下面結(jié)合具體實施例,進一步闡述本發(fā)明。
實施例
一種乙醇鋁摻雜的片狀蜂窩陶瓷,其特征在于,由以下重量份的原料制成:
乙醇鋁3,堇青石 40,黏土3,無水乙醇10,ZrO2粉10,CrO2粉10,滑石粉15,碳酸鎂5,SiC 4,碳酸鈉8,硬脂酸3,1 mol/L HNO3溶液適量,納米氧化鋁溶膠60,1 mol/L La(NO3)3 3,1 mol/L Sr(NO3)2 2,1 mol/L Co(NO3)2 1、1 mol/L檸檬酸6,去離子水200;
所述納米氧化鋁溶膠的固含量為20%-25%。
所述的一種乙醇鋁摻雜的片狀蜂窩陶瓷及其制備方法,其特征在于,包括以下步驟:
a. 片狀蜂窩陶瓷的制備:
將乙醇鋁溶解于無水乙醇中形成乙醇鋁溶液;取堇青石、黏土、ZrO2 粉、CrO2粉、滑石粉、碳酸鎂和碳酸鈉進行球磨、混料、粉碎至200 -500 目后,加入乙醇鋁溶液、硬脂酸、50-60份去離子水混合均勻,陳腐 20-25 h得到泥料 ;將泥料放入真空煉泥機中進行煉泥后,再放入擠壓成型機中成型后切割為3-5cm的板狀試樣 ;100-150℃下烘干試樣后放入煅燒爐中,1200-1500℃下保溫1-4h,冷卻出爐。
b. 片狀蜂窩陶瓷的預(yù)處理:
水洗步驟a得到的堇青石蜂窩陶瓷板狀試樣后,用HNO3溶液浸泡20-30 h,之后用清水超聲10-30 min后干燥;
c. 納米氧化鋁溶膠和La-Sr-Co-O催化劑的涂覆:
將步驟b所得板狀試樣浸入納米氧化鋁溶膠和La-Sr-Co-O前驅(qū)體溶液的混合液中,20-60min后取出, 用洗耳球吹除板狀試樣孔道殘留的混合液,50-100℃下干燥10-15h,500-1000℃下焙燒3-8h,重復(fù)3-5次。
所述的La-Sr-Co-O前驅(qū)體溶液由所述的1 mol/L La(NO3)3,1 mol/L Sr(NO3)2,1 mol/L Co(NO3)2、1 mol/L檸檬酸溶液混合而成。
經(jīng)檢測:
對CO催化效率 ≥90%。