[发明专利]一种堇青石蜂窝的涂层方法

说明书

技术领域

本发明属于材料制造领域，具体涉及一种堇青石蜂窝的涂层方法和工艺。

背景技术

堇青石(2MgO·2Al₂O₃·5SiO₂)是一种陶瓷材料，以堇青石为基体制备的蜂窝体具有机械强度高、压力降小(流体经过时蜂窝两端压差小，意味着动力损失小)、热膨胀系数低、热稳定性好等特点，广泛应用于过滤、换热、节能、汽车尾气和工厂废气的催化净化等化工和环保领域。不过其比表面积很小(＜1m²/g)，一般需要在蜂窝通道表面涂覆一层大比表面积的涂层，以增加其与所处理介质的有效接触面积。活性Al₂O₃因比表面积大、来源丰富且性能稳定，成为陶瓷蜂窝体涂层的首选。浸渍法和浆料法是两种常用在陶瓷蜂窝上涂覆活性Al₂O₃的方法：前者将陶瓷蜂窝浸渍在可溶性铝盐或铝溶胶中，经后处理转变为活性Al₂O₃涂层；后者将含活性Al₂O₃粉的浆料直接浸泡或喷涂到蜂窝通道壁面上，热处理后即形成涂层。按照堇青石蜂窝体在不同领域的应用要求，需要选择不同的涂层制备工艺。安琴等在《陶瓷蜂窝载体γ-Al₂O₃涂层研究进展》(化学通报，2001年第3期第135-140页)一文中，评述了陶瓷蜂窝载体活性Al₂O₃涂层的研究进展，认为当陶瓷蜂窝载体用作催化剂的结构支撑体时，活性Al₂O₃涂层的表面物理化学性质影响着活性组分在涂层上的分散状态，以及催化反应的顺利进行，所以涂层的制备工艺非常关键。

传统的陶瓷蜂窝载体的涂层工艺，无论是浸渍法还是浆料法，都是陶瓷蜂窝载体直接浸泡在溶胶状或浆料状的涂层前驱体中，最后得到的都是结构密实的涂层。如中国专利CN101653730公开了一种以堇青石质蜂窝为载体的三元催化剂的制备方法，其中涂层浆液是直接浸渍或一次性涂覆在堇青石质蜂窝载体上的。中国专利CN1814568公开了一种NZP族涂层-蜂窝堇青石陶瓷复合载体的制备，涂层溶胶也是在常温下直接浸涂在蜂窝堇青石陶瓷上，最后形成了复合载体。这些涂层方法最后得到的涂层颗粒通常无规则地堆积在陶瓷蜂窝载体的通道表面上，涂层中较大孔径的流体通道较少且不规则，不利于流体的快速扩散，也不利于涂层内表面的充分利用。

因此，本领域迫切需要提供一种新的堇青石蜂窝载体的涂层工艺。

发明内容

本发明旨在提供一种新的堇青石蜂窝载体的涂层方法。

在本发明的第一方面，提供了一种堇青石蜂窝的涂层方法，所述的方法包括步骤：

(1)将沾有金属盐的堇青石蜂窝在400-800℃和含碳气源接触0.5-12小时，得到生长有纳米碳纤维的堇青石蜂窝；

(2)将步骤(1)得到的生长有纳米碳纤维的堇青石蜂窝浸泡在含有活性Al₂O₃的浆料中10-60分钟，得到生长有纳米碳纤维、并涂覆有活性Al₂O₃浆料的堇青石蜂窝；和

(3)将步骤(2)得到的生长有纳米碳纤维、并涂覆有活性Al₂O₃浆料的堇青石蜂窝在400-800℃焙烧2-10小时，得到有活性Al₂O₃涂层的堇青石蜂窝。

步骤(1)中所述的金属盐选自硝酸盐、卤代盐、或硫酸盐，所述的金属选自镍、铁、钴、或铜；步骤(1)中所述的含碳气源选自乙烯、乙烷、甲烷、或一氧化碳。

步骤(2)中所述的含有活性Al₂O₃的浆料中活性Al₂O₃固体的含量为25-45wt％；所述活性Al₂O₃的前驱体选自下述的一种或一种以上的混合：拟薄水铝石粉、三水铝石粉、和异丙醇铝粉。

步骤(1)中所述沾有金属盐的堇青石蜂窝通过将堇青石蜂窝在金属盐溶液中浸泡0.5-24小时获得，以所述金属盐溶液的总重量计，其中的金属盐浓度为0.1-5wt％。