含有膨脹石墨和矽溶膠的儲氨混合物樣塊及其製備方法
2023-05-03 00:26:51 1
含有膨脹石墨和矽溶膠的儲氨混合物樣塊及其製備方法
【專利摘要】本發明涉及一種含有膨脹石墨和矽溶膠的儲氨混合物樣塊，由無水氯化鍶、膨脹石墨和工業用矽溶膠組成，其特徵在於其製備方法，具體步驟如下：將工業無水氯化鍶鹽粉末、膨脹石墨、工業用矽溶膠、去離子水和工業酒精組成混合物，通過攪拌機攪拌均勻，形成半乾性的混合粉體；該半乾性的混合粉體添加到一可敞開式的密閉容器內進行機械振蕩乾燥。其添加膨脹石墨使得氯化鍶金屬鹽粉末具有更多的NH3分子通道，產生了較大的比表面積，增加了混合物孔固體樣塊的吸附能力，膨脹石墨的穩定骨架結構也為混合物孔固體樣塊在多次吸附/解吸過程中可能出現的結構塌陷提供了有力保障，在製備儲氨活性混合物孔固體樣塊的過程中，還添加了適量的工業矽溶膠，有效地改善了混合物孔固體樣塊的粘度及比表面積。
【專利說明】 含有膨脹石墨和矽溶膠的儲氨混合物樣塊及其製備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種含有膨脹石墨和矽溶膠的儲氨混合物樣塊及其製備方法，應用於汽車尾氣的後處理系統以及新能源汽車氫燃料電池系統。
【背景技術】
[0002]當前，全球面臨能源危機和環境危機的雙重挑戰。在傳統汽車的排放達標的技術手段選擇方面，以及新能源汽車的燃料供給技術方面人們仍然面臨不少的難題。
[0003]傳統汽車方面，SCR後處理系統是依靠尿素還原劑的精確供給並在催化劑的前端分解成氨氣後來去除NOX危害物，達到淨化尾氣的目的，實現車輛的國4或以上的標準的達標。但是，在實際使用中，這種依靠尿素分解成氨氣的液體尿素的計量噴射存在許多不足和難點，例如尿素溶液在135°C以上的溫度環境下才能分解，而公交系統的許多車輛走走停停，根本無法達到尿素溶液穩定的分解溫度的，無法產出氨氣，影響正常的使用。新能源汽車方面，氫燃料電池汽車被公認是一個極為重要的技術路線。但是，如何穩定的獲得氫氣來源是個制約本領域發展的不小的難題。氨氣的分子式為NH3，它是一種含氫密度最高的氣體，常溫下非常的活潑，極易擴散，並具有毒害性。因此，如果能夠解決好氨氣的儲存問題，就可以開闢一條儲氨一制氫一儲氫的氫燃料電池技術路線。
[0004]眾所周知，某些金屬鹽在特定的條件下可以與氨氣形成絡合物，然後在一定溫度或者壓力下又可以實現氨氣的解吸，進而實現氨氣的存儲和利用的功能。例如，I個氯化鈣分子可以和8個NH3分子形成絡合物，實現高密度的儲氨功能。在國家專利信息網，以「儲氨」「金屬鹽」為主題詞檢索，專利號為CN200680005886.2的『氨的高密度存儲』專利包含氨吸收/解吸固體材料的固體氨存儲和輸送材料，所述已被壓實到密度大於理論骨架密度的50%的存儲和輸送材料提供固體氨存儲材料，該存儲材料容易製備和處理並且具有極高密度的存儲氨，所述存儲氨在受控條件下容易釋放，即使所述材料的孔隙率非常低仍如此，並且該存儲材料對於存儲和輸送氨是安全的，不需要特殊的安全措施。該專利是採用固體料直接模壓成型，採用粘結劑，僅僅聲明了可能是二氧化矽纖維粘結劑，並沒有加量比例，其它權利要求項和實施例中的也僅僅聲明固體材料可能包括顆粒材料、多孔材料、晶體材料、無定形材料或它們的結合物組成，沒有明確權利要求細項，本行業技術人士幾乎無法實施。
[0005]膨脹石墨是一種利用物理或化學的方法使非碳質反應物插入石墨層間，與炭素的六角網絡平面結合的同時又保持了石墨層狀結構的晶體化合物。它不僅保持石墨優異的理化性質，而且由於插入物質與石墨層的相互作用而呈現出原有石墨及插層物質不具備的新性能。從目前的研究來看，膨脹石墨是一種性能優良的吸附劑，尤其是它具有疏鬆多孔結構，與其它吸附劑相比，膨脹石墨有許多優點，包括:極強的耐壓性、柔韌性、可塑性和自潤滑性；極強的抗高、低溫、抗腐蝕、抗輻射特性；極強的抗震特性；極強的電導率；極強的抗老化、抗扭曲的特性；可以抵制各種金屬的熔化及滲透；無毒、不含任何致癌物，對環境沒有危害。
[0006]鑑於此，本發明將利用具有強吸附能力的氯化鍶在特定條件下可以進行氨氣吸附和解吸的原理，製備出一種可以存儲氨氣的活性混合物孔固體樣塊。而且，該混合物孔固體樣塊中還添加了有一定量的膨脹石墨，大大增加了金屬鹽的吸附能力，同時提高了混合物孔固體樣塊的結構穩定性，解決了混合物孔固體樣塊在多次吸附和解吸過程中粉化和結構塌陷的問題。
【發明內容】
[0007]本發明的目的是提供一種含有膨脹石墨和矽溶膠的儲氨混合物樣塊及其製備方法，其添加膨脹石墨使得氯化鍶金屬鹽粉末具有更多的NH3分子通道，產生了較大的比表面積，增加了混合物孔固體樣塊的吸附能力，膨脹石墨的穩定骨架結構也為混合物孔固體樣塊在多次吸附/解吸過程中可能出現的結構塌陷提供了有力保障，在製備儲氨活性混合物孔固體樣塊的過程中，還添加了適量的工業矽溶膠，有效地改善了混合物孔固體樣塊的粘度及比表面積。
[0008]本發明的技術方案是這樣實現的:含有膨脹石墨和矽溶膠的儲氨混合物樣塊，由無水氯化鍶、膨脹石墨和工業用矽溶膠組成，其特徵在於其製備方法，具體步驟如下:按重量百分比，將工業無水氯化鍶鹽粉末5(T85wt%、膨脹石墨3~12wt%、工業用矽溶膠2~12wt%、去離子水5~25wt%和工業酒精5~9wt%組成混合物，通過攪拌機攪拌均勻，攪拌f 10h，形成半乾性的混合粉體；該半乾性的混合粉體添加到一可敞開式的密閉容器內進行機械振蕩3(T60min,形成溼體樣塊；樣塊在6(T80°C,真空度為I^KT1Kpa的條件下乾燥3h,或在80-100?的溫度下乾燥2~4h。
[0009]本發明積極效果是其添加膨脹石墨使得氯化鍶金屬鹽粉末具有更多的NH3分子通道，產生了較大的比表面積，增加了混合物孔固體樣塊的吸附能力，膨脹石墨的穩定骨架結構也為混合物孔固體樣塊在多次吸附/解吸過程中可能出現的結構塌陷提供了有力保障，在製備儲氨活性混合物孔固體樣塊的過程中，還添加了適量的工業矽溶膠，有效地改善了混合物孔固體樣塊的粘度及比表面積，製備的混合物孔固體樣塊是集中使用，滿足大容量氨氣的儲存和釋放的使用要求。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0010]圖1是本發明含有膨脹石墨的儲氨混合物孔固體樣塊吸附氨氣後的熱失重曲線。【具體實施方式】
[0011]下面結合附圖與實施例對本發明作進一步說明:
實施例1
將50wt%的工業無水氯化鍶鹽粉末、4wt%的膨脹石墨、12wt%工業用矽溶膠、25wt%的去離子水和9wt%的工業酒精組成混合物，通過攪拌機攪拌均勻，攪拌時間I小時,形成半乾性的混合粉體；將該半乾性的混合粉體添加到一可敞開式的密閉容器內進行機械振蕩30min，形成溼體樣塊；在801:，真空度為KT1Kpa的條件下乾燥lh，即可得含有6被％膨脹石墨的儲氨活性混合物孔固體樣塊。
[0012]將IOg多孔固體樣塊進行充氨，在自然通風的環境下進行，事先將可敞開式的密閉容器放入一個水量足夠大的冷卻水的水槽中，連接氨鋼瓶，通過減壓閥和乾燥系統，在0.4Mpa的壓力範圍內緩緩的進行充氨，充氨時間為3h ;充氨後該樣塊質量為13.9g,即吸附氨氣3.9g。然後再將樣塊在250°C下進行加熱處理，結果發現，加熱後樣塊質量變為10.3g，即釋放了氨氣3.6g，解吸效率為92%。該孔固體樣塊吸附氨氣後的失重曲線如圖1所示，從圖中可以看出，混合物孔固體樣塊吸附氨氣重量百分比約為26wt%。
[0013]實施例2
將85wt%的工業無水氯化鍶鹽粉末、3wt%的膨脹石墨、2wt%工業用矽溶膠、5wt%的去離子水和5wt%的工業酒精組成混合物，通過攪拌機攪拌均勻，攪拌時間5小時，形成半乾性的混合粉體；將該半乾性的混合粉體添加到一可敞開式的密閉容器內進行機械振蕩60min，形成溼體樣塊；在601:，真空度為IKpa的條件下乾燥4h，即可得含有3被％膨脹石墨的儲氨活性混合物孔固體樣塊。
[0014]將IOg多孔固體樣塊進行充氨，在自然通風的環境下進行，事先將可敞開式的密閉容器放入一個水量足夠大的冷卻水的水槽中，連接氨鋼瓶，通過減壓閥和乾燥系統，在
0.3Mpa的壓力範圍內緩緩的進行充氨，充氨時間為4h ;充氨後該樣塊質量為14.1g,即吸附氨氣4.7g。然後再將樣塊在250°C下進行加熱處理，結果發現，加熱後樣塊質量變為llg，即釋放了氨氣3.7g，解吸效率為79%。
[0015]實施例3
將70wt%的工業無水氯化鍶鹽粉末、12wt%的膨脹石墨、6wt%工業用矽溶膠、6wt%的去離子水和6wt%的工業酒精組成混合物，通過攪拌機攪拌均勻，攪拌時間10小時，形成半乾性的混合粉體；將該半乾性的混合粉體添加到一可敞開式的密閉容器內進行機械振蕩60min，形成溼體樣塊；在100°C的溫度下乾燥3h即可得含有14wt%膨脹石墨的儲氨活性混合物孔固體樣塊。
[0016]將IOg多孔固體樣塊進行充氨，在自然通風的環境下進行，事先將可敞開式的密閉容器放入一個水量足夠大的冷卻水的水槽中，連接氨鋼瓶，通過減壓閥和乾燥系統，在
0.2Mpa的壓力範圍內緩緩的進行充氨，充氨時間為3h ;充氨後該樣塊質量為13.6g,即吸附氨氣3.6g。然後再將樣塊在250°C下進行加熱處理，結果發現，加熱後樣塊質量變為10.9g，即釋放了氨氣2.7g，解吸效率為75%。
【權利要求】
1.含有膨脹石墨和矽溶膠的儲氨混合物樣塊，由無水氯化鍶、膨脹石墨和工業用矽溶膠組成，其特徵在於其製備方法，具體步驟如下:按重量百分比，將工業無水氯化鍶鹽粉末50~85wt%、膨脹石墨3~12wt%、工業用矽溶膠2~12wt%、去離子水5~25wt%和工業酒精5"9wt% 組成混合物，通過攪拌機攪拌均勻，攪拌f 10h，形成半乾性的混合粉體；該半乾性的混合粉體添加到一可敞開式的密閉容器內進行機械振蕩3(T60min，形成溼體樣塊；樣塊在60~80°C，真空度為1~10Kpa的條件下乾燥1~3h，或在80-?00℃的溫度下乾燥2~4h。
【文檔編號】B01J20/20GK103537256SQ201210238819
【公開日】2014年1月29日 申請日期:2012年7月11日 優先權日:2012年7月11日
【發明者】張克金, 崔龍, 姜濤, 王丹, 王金星, 安宇鵬, 於力娜, 許德超 申請人:中國第一汽車股份有限公司