一種耐火的片狀蜂窩陶瓷汽車尾氣淨化材料及其製備方法與流程
2023-05-31 22:39:46
本發明涉及陶瓷材料，尤其涉及一種耐火的片狀蜂窩陶瓷汽車尾氣淨化材料及其製備方法。
技術背景
機動車汙染已成為我國空氣汙染的重要來源，是造成灰霾和光化學煙霧汙染的重要原因。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，已成為主要的大氣汙染物，因此，解決空氣汙染問題的重中之重即是解決汽車尾氣汙染問題。
汽車尾氣淨化器主要由殼體、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這三種主要汙染物的催化劑，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，並且對汽車尾氣的催化效果較好。祝傑在其碩士學位論文《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》中採用堇青石蜂窩陶瓷作為載體，La-Sr-Co-O鈣鈦礦型複合氧化物作為催化劑活性成分，製備了整體式汽車尾氣催化劑，但是其製備的陶瓷載體耐熱性能還不夠高，並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。
技術實現要素：
針對以上不足，本發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製備方法。
本發明所要解決的技術問題採用以下的技術方案來實現 ：
1. 一種耐火的片狀蜂窩陶瓷汽車尾氣淨化材料，其特徵在於，由以下重量份的原料製成：
漂珠10-15，堇青石 40-50，TiO2 1-3，黏土 1-3，ZrO2粉5-10， CrO2粉5-10，滑石粉10-15，SiC 1-3，碳酸鎂3-5，碳酸鈉 4-8，硬脂酸10-15，1 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. 所述的一種耐火的片狀蜂窩陶瓷汽車尾氣淨化材料的製備方法，其特徵在於，包括以下步驟：
a. 片狀蜂窩陶瓷的製備:
取漂珠、堇青石、TiO2、黏土、ZrO2 粉、CrO2粉、滑石粉、SiC、碳酸鎂和碳酸鈉進行球磨、混料、粉碎至200 -500 目後，加入硬脂酸、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後，再放入擠壓成型機中成型後切割為3-5cm的板狀試樣 ；100-150℃下烘乾試樣後放入煅燒爐中，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後，用HNO3溶液浸泡20-30 h，之後用清水超聲10-30 min後乾燥；
c. 納米氧化鋁溶膠和La-Sr-Co-O催化劑的塗覆：
將步驟b所得板狀試樣浸入納米氧化鋁溶膠和La-Sr-Co-O前驅體溶液的混合液中，20-60min後取出， 用洗耳球吹除板狀試樣孔道殘留的混合液，50-100℃下乾燥10-15h，500-1000℃下焙燒3-8h，重複3-5次。
3. 所述的La-Sr-Co-O前驅體溶液由所述的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。
本發明的有益效果是：本發明利用耐高溫、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、化學穩定性好、抗腐蝕能力強等優點；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前驅體溶液混合後對陶瓷載體進行浸泡，增加了La-Sr-Co-O催化劑與載體的結合力，延長其使用壽命；將蜂窩陶瓷載體製成片狀型，方便了安裝和更換，同時節約成本，促進了資源的充分利用，符合當下綠色環保的趨勢，具有更廣闊的應用前景和市場價值；漂珠質量輕，熱導率小，耐火度優良，提高了陶瓷載體的耐火性，降低了膨脹係數。
具體實施方式
為了使本發明實現的技術手段、創作特徵、達成目的與功效易於明白了解，下面結合具體實施例，進一步闡述本發明。
實施例
一種耐火的片狀蜂窩陶瓷汽車尾氣淨化材料，其特徵在於，由以下重量份的原料製成：
漂珠10，堇青石 40，TiO2 3，黏土3，ZrO2粉5-10，CrO2粉5，滑石粉10，SiC 3，碳酸鎂3，碳酸鈉 4，硬脂酸10，1 mol/L HNO3溶液適量，納米氧化鋁溶膠50，1 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%。
所述的一種耐火的片狀蜂窩陶瓷汽車尾氣淨化材料的製備方法，其特徵在於，包括以下步驟：
a. 片狀蜂窩陶瓷的製備:
取漂珠、堇青石、TiO2、黏土、ZrO2 粉、CrO2粉、滑石粉、SiC、碳酸鎂和碳酸鈉進行球磨、混料、粉碎至200 -500 目後，加入硬脂酸、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後，再放入擠壓成型機中成型後切割為3-5cm的板狀試樣 ；100-150℃下烘乾試樣後放入煅燒爐中，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後，用HNO3溶液浸泡20-30 h，之後用清水超聲10-30 min後乾燥；
c. 納米氧化鋁溶膠和La-Sr-Co-O催化劑的塗覆：
將步驟b所得板狀試樣浸入納米氧化鋁溶膠和La-Sr-Co-O前驅體溶液的混合液中，20-60min後取出， 用洗耳球吹除板狀試樣孔道殘留的混合液，50-100℃下乾燥10-15h，500-1000℃下焙燒3-8h，重複3-5次。
所述的La-Sr-Co-O前驅體溶液由所述的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。
經檢測：
對CO催化效率 ≥90%。