[发明专利]用于催化剂一体化的成形的陶瓷基材组合物

说明书

相关申请的交叉参考

本申请根据35U.S.C.§120要求于2013年05月30日提交的美国专利申请系列号13/906,108的优先权权益，本文以该申请为基础并将其全部内容结合于此。

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技术领域

本发明涉及成形的陶瓷基材,和它们的组合物。在本发明的各种实施方式中,成形的陶瓷基材可用作催化剂的载体。在其它实施方式中,成形的陶瓷基材的化学组成可与所述催化剂具有低水平的化学相互作用。

背景

包括但不限于高表面积结构的成形的陶瓷基材可用于不同应用。例如，可将这种成形的陶瓷基材用作催化剂的载体来实施化学反应或者用作吸附剂或过滤器来从流体例如气流和液体流捕集颗粒、液体或气体物质。作为非限制性例子，一些活性碳体,例如蜂窝体形状的活性炭体,可用作催化剂基材或用于从气流捕集重金属。

目前，对成形的陶瓷基材例如堇青石和钛酸铝基产品的化学组成的关注较少，因为没有报道过化学相互作用。许多现有产品目标是高孔隙率，用于选择性催化还原(SCR)催化剂的一体化。然而,这些产品中的至少一些显示不利的杂质范围，并报道了相互作用，例如与金属基催化剂的相互作用。因此,本领域需要制备能与更宽范围的SCR催化剂兼容的成形的陶瓷基材。

概述

根据本发明的各种示例实施方式,批露成形的陶瓷基材。在至少一些实施方式中,成形的陶瓷基材包含氧化物陶瓷材料。在至少一些示例实施方式中,本文所述的成形的陶瓷基材可允许基本上保持催化活性。在各种示例实施方式中,成形的陶瓷基材包含较低的元素碱金属或碱土金属含量,例如小于约1400百万分之份数(parts per million)(“ppm”),小于约1200ppm,或小于约1000ppm。在其它示例实施方式中,成形的陶瓷基材包含较低的元素碱金属含量,例如小于约1000ppm,小于约800ppm,小于约750,小于约650ppm,或小于约500ppm。在其它示例实施方式中,成形的陶瓷基材包含较低的钠含量,例如小于约1000ppm,小于约800ppm,小于约750,小于约650ppm,或小于约500ppm。在其它示例实施方式中,氧化物陶瓷材料选自堇青石相、钛酸铝相和熔融石英中的至少一种。在一些实施方式中,氧化物陶瓷材料是堇青石/莫来石(mullite)/钛酸铝(“CMAT”)组合物。

如本文所使用，术语,“元素碱金属或碱土金属浓度小于约1400ppm”指总碱金属或碱土金属小于约0.14重量％,其中该碱金属或碱土金属包含锂、钠、钾、铷、铯、钫、铍、钙、锶、钡和镭中的任意一种。如本文所使用，术语,“元素碱金属浓度小于约1000ppm”指总碱金属小于约0.10重量％,其中该碱金属包含锂、钠、钾、铷、铯和钫中的任意一种。

又根据其它示例实施方式中，批露了复合材料体,和制备复合材料体的方法,该复合材料体具有基本上保持的催化活性。在一些实施方式中,一种制备在热老化之后具有基本上保持的BET表面积的复合材料体的方法包含下述步骤：提供由包含含有氧化物的形成陶瓷的材料的基材组合物制备的成形的陶瓷基材,其中选择基材组合物的批料组分，从而成形的陶瓷基材中的元素碱金属或碱土金属的含量小于约1400ppm,以及将至少一种催化剂施加到该成形的陶瓷基材。在一些实施方式中,选择基材组合物的批料组分，从而成形的陶瓷基材中的元素碱金属的含量小于约1200ppm或小于约1000ppm。在一些其它实施方式中,选择基材组合物的批料组分，从而成形的陶瓷基材中元素钠的含量小于约1200ppm或小于约1000ppm。在一些实施方式中,含有氧化物的形成陶瓷的材料选自堇青石相、钛酸铝相和熔融石英。又在其它示例性实施方式中,氧化物陶瓷材料是CMAT组合物。

根据本发明的各种实施方式,本文所述的基材组合物可具有高孔隙率,例如大于约55％的孔隙率。

根据本发明的各种其它实施方式,本文所述的复合材料体具有较低热膨胀系数,例如在约25℃到约800℃的范围具有小于约3x10^-6/℃的热膨胀系数。