專利名稱：一種蜂窩陶瓷催化劑活性涂層及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種蜂窩陶瓷催化劑活性涂層的制備方法，具體涉及一種可應(yīng)用于半封閉空間氣體污染物如一氧化碳、一氧化氮等的催化凈化等領(lǐng)域的蜂窩陶瓷催化劑的活性涂層的制備方法。屬于催化劑材料制備技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
蜂窩陶瓷是一種由許多平行的細(xì)小孔道整齊分布，類似蜂窩狀的一種蜂窩陶瓷材料，其具有耐高溫和抗氧化等優(yōu)點(diǎn)，常應(yīng)用于整體式催化劑中作為催化劑的載體。但是通常蜂窩陶瓷的比表面積都比較小(例如堇青石蜂窩陶瓷載體的比表面積<lm2/g)，不足以分散催化劑的活性組分。為了使催化劑活性組分能夠在蜂窩陶瓷載體表面分布均勻且具有較好的催化性能，需要在蜂窩陶瓷的表面涂覆上一層活性涂層，該涂層應(yīng)具有較大的比表面積足以分散催化劑的活性組分，同時(shí)與蜂窩陶瓷應(yīng)有足夠的結(jié)合強(qiáng)度以保證催化劑活性組分 不流失，達(dá)到穩(wěn)定催化劑組分的作用。因而尋找具有高比表面積且與蜂窩陶瓷載體結(jié)合力強(qiáng)的活性涂層，對(duì)蜂窩陶瓷催化劑催化性能的提高和催化穩(wěn)定性的增強(qiáng)具有關(guān)鍵作用。目前所使用的涂層材料主要成分為氧化鋁，同時(shí)添加有其他的組分，如擬薄水鋁石、二氧化鈦、鈰鋯固溶體和表面活性劑等。不同的混合組分以及組分之間的比例對(duì)活性涂層的制備具有至關(guān)重要的影響。涂層制備過程主要涉及的步驟有蜂窩陶瓷載體的預(yù)處理；漿料的制備；蜂窩陶瓷載體的漿料注入；多余漿料的去除以及涂覆漿料后蜂窩陶瓷載體的干燥和焙燒。從這可以看出涂層制備過程中最重要的是漿料的制備，需要選擇合適的漿料組分以及調(diào)節(jié)合適的比例才能制備出能夠具有高負(fù)載量、高結(jié)合強(qiáng)度和均勻穩(wěn)定的活性涂層。中國(guó)專利CN1954916A公開了一種整體式催化劑活性涂層的制備方法，其將制備好的涂層材料，主要包含擬薄水鋁石、氧化鋁、氧化硅、稀土氧化物、堿土氧化物和過渡金屬氧化物等，通過真空噴涂的方法涂覆到預(yù)處理后的整體式載體上，然后又經(jīng)過真空抽提、干燥和焙燒處理得到了活性涂層。但其使用真空設(shè)備處理，使得涂層制備過程的成本增加，同時(shí)即使使用了真空技術(shù)，改方法得到的活性涂層負(fù)載量也僅在5-20 wt%0中國(guó)專利CN101653724A也公開了一種蜂窩陶瓷催化劑表面涂層的制備方法，采用浸潰方法將涂層漿料涂覆在堇青石蜂窩陶瓷表面，活性涂層的負(fù)載量仍然在20wt%以下。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有技術(shù)涂層負(fù)載量較低的不足，本發(fā)明提供了一種蜂窩陶瓷表面活性涂層的及其制備方法。一種蜂窩陶瓷表面活性涂層，其特征在于，其漿料組分為氧化鋁、擬薄水鋁石、丙三醇、硝酸和去離子水。所述的氧化鋁由擬薄水鋁石經(jīng)500-600°C焙燒而成。所述的擬薄水鋁石組分為Al2O3 nH20，其中I < n彡3。一種蜂窩陶瓷表面活性涂層的制備方法，其特征在于，包括以下步驟 (1)將丙三醇和去離子水混合后在攪拌器中充分?jǐn)嚢柚辆鶆颍?br> (2)將氧化鋁和擬薄水鋁石加入到上述溶液中充分?jǐn)嚢瑁?br> (3)向上述攪拌的懸濁液中加入硝酸進(jìn)行酸化處理，調(diào)節(jié)懸濁液的pH范圍為3 4;
(4)將蜂窩陶瓷反復(fù)浸潰在涂層漿料中，浸潰時(shí)間為10分鐘，然后通過高壓空氣吹掃蜂窩陶瓷表面多余的涂層漿料；
(5)將涂好的蜂窩陶瓷進(jìn)行烘干焙燒處理即制得蜂窩陶瓷表面活性涂層。所述丙三醇和去離子水的質(zhì)量比為0. 6:15 0. 6:20，氧化鋁和擬薄水鋁石的總固含量與去離子水的比例為1:1. 5 1:2，氧化鋁和擬薄水鋁石的比例為1:4 1:7。所述的烘干焙燒處理?xiàng)l件為120°C烘箱中干燥12小時(shí)，再在500°C馬弗爐中焙燒4小時(shí)。本發(fā)明中蜂窩陶瓷的負(fù)載量計(jì)算方法為W= (IH1-1H0)Zm0 X 100%。其中W為蜂窩陶瓷負(fù)載量(%)，mQ為負(fù)載涂層之前的空白蜂窩陶瓷的質(zhì)量(g) ,Hi1為負(fù)載涂層并焙燒后的蜂窩陶瓷質(zhì)量(g)。本方法制備出的氧化鋁活性涂層具有負(fù)載量高、涂層涂覆均勻和涂層與蜂窩陶瓷載體直接具有較強(qiáng)的結(jié)合力。本發(fā)明利用漿料中丙三醇結(jié)構(gòu)單元的羥基與氧化鋁的羥基作用和硝酸對(duì)擬薄水鋁石的水解作用使?jié){料的粘稠度增加，有利于提高涂層漿料與蜂窩陶瓷載體之間的結(jié)合程度。經(jīng)焙燒后得到的蜂窩陶瓷載體氧化鋁涂層表觀均勻，沒有出現(xiàn)明顯的開裂現(xiàn)象。該發(fā)明的負(fù)載量高，且與現(xiàn)有技術(shù)相比制備方法簡(jiǎn)單，生產(chǎn)成本低，容易實(shí)現(xiàn)過程控制，有利于工業(yè)化生產(chǎn)。
具體實(shí)施例方式下面對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例作詳細(xì)說明本實(shí)施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和操作過程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述實(shí)施例
實(shí)施例1:
(1)稱取3.6g丙三醇和120g去離子水，在攪拌器中充分?jǐn)嚢柚辆鶆颍?br> (2)將12g氧化鋁和48g擬薄水鋁石加入到上述溶液中充分?jǐn)嚢瑁?br> (3)向上述攪拌的懸濁液中加入硝酸進(jìn)行酸化處理，調(diào)節(jié)懸濁液的pH范圍為3 4;
(4)將蜂窩陶瓷反復(fù)浸潰在涂層漿料中，浸潰時(shí)間為lOmin，然后通過高壓空氣吹掃蜂窩陶瓷表面多余的涂層漿料；
(5)將涂好的蜂窩陶瓷在120°C烘箱中處理12h，再在500°C馬弗爐中焙燒4h即制得蜂窩陶瓷活性氧化鋁涂層。經(jīng)稱量，該實(shí)施例中活性涂層的負(fù)載量為11. 6wt%。實(shí)施例2:
(1)稱取3.6g丙三醇和120g去離子水，在攪拌器中充分?jǐn)嚢柚辆鶆颍?br> (2)將IOg氧化鋁和50g擬薄水鋁石加入到上述溶液中充分?jǐn)嚢瑁?br> (3)向上述攪拌的懸濁液中加入硝酸進(jìn)行酸化處理，調(diào)節(jié)懸濁液的pH范圍為3 4;
(4)將蜂窩陶瓷反復(fù)浸潰在涂層漿料中，浸潰時(shí)間為lOmin，然后通過高壓空氣吹掃蜂窩陶瓷表面多余的涂層漿料；
(5)將涂好的蜂窩陶瓷在120°C烘箱中處理12h，再在500°C馬弗爐中焙燒4h即制得蜂窩陶瓷活性氧化鋁涂層。經(jīng)稱量，該實(shí)施例中活性涂層的負(fù)載量為18. 6wt%。實(shí)施例3:
(1)稱取3.6g丙三醇和120g去離子水，在攪拌器中充分?jǐn)嚢柚辆鶆颍?br> (2)將8.6g氧化鋁和51. 4g擬薄水鋁石加入到上述溶液中充分?jǐn)嚢瑁?br> (3)向上述攪拌的懸濁液中加入硝酸進(jìn)行酸化處理，調(diào)節(jié)懸濁液的pH范圍為3 4;
(4)將蜂窩陶瓷反復(fù)浸潰在涂層漿料中，浸潰時(shí)間為lOmin，然后通過高壓空氣吹掃蜂窩陶瓷表面多余的涂層漿料；
(5)將涂好的蜂窩陶瓷在120°C烘箱中處理12h，再在500°C馬弗爐中焙燒4h即制得蜂窩陶瓷活性氧化鋁涂層。經(jīng)稱量，該實(shí)施例中活性涂層的負(fù)載量為12. 5wt%。實(shí)施例4
(1)稱取3.6g丙三醇和120g去離子水，在攪拌器中充分?jǐn)嚢柚辆鶆颍?br> (2)將7.5g氧化鋁和52. 5g擬薄水鋁石加入到上述溶液中充分?jǐn)嚢瑁?br> (3)向上述攪拌的懸濁液中加入硝酸進(jìn)行酸化處理，調(diào)節(jié)懸濁液的pH范圍為3 4;
(4)將蜂窩陶瓷反復(fù)浸潰在涂層漿料中，浸潰時(shí)間為lOmin，然后通過高壓空氣吹掃蜂窩陶瓷表面多余的涂層漿料；
(5)將涂好的蜂窩陶瓷在120°C烘箱中處理12h，再在500°C馬弗爐中焙燒4h即制得蜂窩陶瓷活性氧化鋁涂層。經(jīng)稱量，該實(shí)施例中活性涂層的負(fù)載量為10. 3wt%。實(shí)施例5
(1)稱取3.6g丙三醇和90g去離子水，在攪拌器中充分?jǐn)嚢柚辆鶆颍?br> (2)將12g氧化鋁和48g擬薄水鋁石加入到上述溶液中充分?jǐn)嚢瑁?br> (3)向上述攪拌的懸濁液中加入硝酸進(jìn)行酸化處理，調(diào)節(jié)懸濁液的pH范圍為3 4;
(4)將蜂窩陶瓷反復(fù)浸潰在涂層漿料中，浸潰時(shí)間為lOmin，然后通過高壓空氣吹掃蜂窩陶瓷表面多余的涂層漿料；
(5)將涂好的蜂窩陶瓷在120°C烘箱中處理12h，再在500°C馬弗爐中焙燒4h即制得蜂窩陶瓷活性氧化鋁涂層。經(jīng)稱量，該實(shí)施例中活性涂層的負(fù)載量為20. lwt%。實(shí)施例6
(1)稱取3.6g丙三醇和90g去離子水，在攪拌器中充分?jǐn)嚢柚辆鶆颍?br> (2)將IOg氧化鋁和50g擬薄水鋁石加入到上述溶液中充分?jǐn)嚢瑁?br> (3)向上述攪拌的懸濁液中加入硝酸進(jìn)行酸化處理，調(diào)節(jié)懸濁液的pH范圍為3 4;
(4)將蜂窩陶瓷反復(fù)浸潰在涂層漿料中，浸潰時(shí)間為lOmin，然后通過高壓空氣吹掃蜂窩陶瓷表面多余的涂層漿料；
(5)將涂好的蜂窩陶瓷在120°C烘箱中處理12h，再在500°C馬弗爐中焙燒4h即制得蜂窩陶瓷活性氧化鋁涂層。經(jīng)稱量，該實(shí)施例中活性涂層的負(fù)載量為21. 3wt%。實(shí)施例1 (1)稱取3.6g丙三醇和90g去離子水，在攪拌器中充分?jǐn)嚢柚辆鶆颍?br> (2)將8.6g氧化鋁和51. 4g擬薄水鋁石加入到上述溶液中充分?jǐn)嚢瑁?br> (3)向上述攪拌的懸濁液中加入硝酸進(jìn)行酸化處理，調(diào)節(jié)懸濁液的pH范圍為3 4;
(4)將蜂窩陶瓷反復(fù)浸潰在涂層漿料中，浸潰時(shí)間為lOmin，然后通過高壓空氣吹掃蜂窩陶瓷表面多余的涂層漿料；
(5)將涂好的蜂窩陶瓷在120°C烘箱中處理12h，再在500°C馬弗爐中焙燒4h即制得蜂窩陶瓷活性氧化鋁涂層。經(jīng)稱量，該實(shí)施例中活性涂層的負(fù)載量為20. 5wt%。
權(quán)利要求
1.一種蜂窩陶瓷催化劑表面活性涂層，其特征在于，其漿料組分為氧化鋁、擬薄水鋁石、丙三醇、硝酸和去離子水。
2.根據(jù)權(quán)利I所述的一種蜂窩陶瓷催化劑表面活性涂層，其特征在于，所述的氧化鋁由擬薄水鋁石經(jīng)500-600°C焙燒而成。
3.根據(jù)權(quán)利I所述的一種蜂窩陶瓷催化劑表面活性涂層，其特征在于，所述的擬薄水鋁石組分為Al2O3 · ηΗ20，其中I彡η彡3。
4.根據(jù)權(quán)利1-3任意一項(xiàng)所述一種蜂窩陶瓷催化劑表面活性涂層的制備方法，其特征在于，包括以下步驟(1)將丙三醇和去離子水混合后在攪拌器中充分?jǐn)嚢柚辆鶆颍?2)將氧化鋁和擬薄水鋁石加入到上述溶液中充分?jǐn)嚢瑁?3)向上述攪拌的懸濁液中加入硝酸進(jìn)行酸化處理，調(diào)節(jié)懸濁液的pH范圍為3 4;(4)將蜂窩陶瓷反復(fù)浸潰在涂層漿料中，浸潰時(shí)間為10分鐘，然后通過高壓空氣吹掃蜂窩陶瓷表面多余的涂層漿料；(5)將涂好的蜂窩陶瓷進(jìn)行烘干焙燒處理即制得蜂窩陶瓷表面活性涂層。
5.根據(jù)權(quán)利4所述一種蜂窩陶瓷催化劑表面活性涂層的制備方法，其特征在于，所述丙三醇和去尚子水的質(zhì)量比為O. 6:15 O. 6:20,氧化招和擬薄水招石的總固含量與去尚子水的比例為1:1. 5 1:2，氧化鋁和擬薄水鋁石的比例為1:4 1:7。
6.根據(jù)權(quán)利4所述一種蜂窩陶瓷催化劑表面活性涂層的制備方法，其特征在于，所述的烘干焙燒處理?xiàng)l件為120°C烘箱中干燥12小時(shí)，再在500°C馬弗爐中焙燒4小時(shí)。
7.根據(jù)權(quán)利4所述一種蜂窩陶瓷催化劑表面活性涂層的制備方法，其特征在于，包括以下步驟(1)將3.6克丙三醇和90克去離子水在攪拌器中充分?jǐn)嚢柚辆鶆颍?2)將10克氧化鋁和50克擬薄水鋁石加入到上述溶液中充分?jǐn)嚢瑁?3)向上述攪拌的懸濁液中加入硝酸進(jìn)行酸化處理，調(diào)節(jié)懸濁液的pH范圍為3 4;(4)將蜂窩陶瓷反復(fù)浸潰在涂層漿料中，浸潰時(shí)間為10分鐘，然后通過高壓空氣吹掃蜂窩陶瓷表面多余的涂層漿料；(5)將涂好的蜂窩陶瓷在120°C烘箱中處理12小時(shí)，再在500°C馬弗爐中焙燒4小時(shí)即制得蜂窩陶瓷表面活性涂層。
全文摘要
一種蜂窩陶瓷催化劑表面活性涂層，其特征在于，其漿料組分為氧化鋁、擬薄水鋁石、丙三醇、硝酸和去離子水。其中氧化鋁和擬薄水鋁石的質(zhì)量比為1:4～1:7，總固含量與水的質(zhì)量比為1:1.5～1:2，丙三醇與水的質(zhì)量比為0.6:15～0.6:20。該涂層的制備方法，將丙三醇和去離子水混合后在攪拌器中充分?jǐn)嚢柚辆鶆?；將氧化鋁和擬薄水鋁石加入到上述溶液中充分?jǐn)嚢瑁幌蛏鲜鰯嚢璧膽覞嵋褐屑尤胂跛徇M(jìn)行酸化處理，調(diào)節(jié)懸濁液的pH范圍為3～4；將蜂窩陶瓷反復(fù)浸漬在涂層漿料中，浸漬時(shí)間為10分鐘，然后通過高壓空氣吹掃蜂窩陶瓷表面多余的涂層漿料；將涂好的蜂窩陶瓷進(jìn)行烘干焙燒處理即制得蜂窩陶瓷表面活性涂層。本發(fā)明制備的活性氧化鋁涂層具有較高的負(fù)載量，涂覆層均勻和理化性質(zhì)穩(wěn)定等特點(diǎn)。
文檔編號(hào)B01J35/04GK102989524SQ20121054920
公開日2013年3月27日 申請(qǐng)日期2012年12月18日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月18日
發(fā)明者王發(fā)根, 張豪杰, 何丹農(nóng) 申請(qǐng)人:上海納米技術(shù)及應(yīng)用國(guó)家工程研究中心有限公司