本發(fā)明涉及陶瓷材料,尤其涉及一種含尿素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煙霧污染的重要原因。汽車尾氣主要為氮氧化物(NOx)、碳氫化合物(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。祝杰在其碩士學位論文《堇青石蜂窩陶瓷負載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. 一種含尿素的片狀蜂窩陶瓷,其特征在于,由以下重量份的原料制成:
尿素5-10,堇青石 40-50,葡萄糖1-3,黏土 1-3,ZrO2粉5-10,CrO2粉5-10,滑石粉10-15,聚乙烯醇1-2,碳酸鎂3-5,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. 所述的一種含尿素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:
取尿素、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,加入葡萄糖、聚乙烯醇、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;利用尿素提高了陶瓷載體的氣孔率,提高了其散熱速度的催化效率。
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
一種含尿素的片狀蜂窩陶瓷,其特征在于,由以下重量份的原料制成:
尿素5,堇青石 40,葡萄糖3,黏土3,ZrO2粉10,CrO2粉5-10,滑石粉10-15,聚乙烯醇1-2、碳酸鎂3-5,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%。
所述的一種含尿素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:
取尿素、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,加入葡萄糖、聚乙烯醇、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%。