[发明专利]多孔金属陶瓷复合催化剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及催化剂研究领域，尤其涉及一种多孔金属陶瓷复合催化剂及其制备方法。

背景技术

随着汽车数量的迅速上涨，汽车尾气污染问题日益严重，汽车尾气中的CO、NO_x等，不仅严重污染大气环境，也对人类的健康造成一定的危害, 汽车尾气控制和废气处理已成为世界重要课题，目前最有效的就是装上催化净化消声器。随着环保法规的日益严格，这对汽车尾气净化提出了更高的要求。常用的催化净化消声器多为金属材料制成，长期受热易变性，而且金属催化净化消声器，尤其是贵金属，价格昂贵，生产成本高，不利于市场推广，使用寿命不长。

发明内容

为解决上述问题，本发明公开了多孔金属陶瓷复合催化剂及其制备方法。

为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种多孔金属陶瓷复合催化剂，包括催化剂本体，所述催化剂本体包括Ag、Cu、Ti、Y、Pd、MgO和SiO₂，所述Ag的质量分数为2-8wt%，所述Cu的质量分数为1-5wt%，所述Ti的质量分数为3-7wt%，所述Y的质量分数为2-8wt%，所述Pd的质量分数为5-9wt%，所述MgO的质量分数为12-20wt%，其余为SiO₂，所述MgO和SiO₂弥散分布在Ag、Cu、Ti、Y、Pd构成的基体中。

优选地，所述催化剂本体的孔隙率为40%-65%，所述催化剂本体的孔隙为联通交错洞状。

优选地，所述催化剂本体还包括纳米碳纤维和偶联剂。

优选地，所述偶联剂包括3-哌嗪基丙基甲基二甲氧基硅烷、甲基三甲氧基硅烷、丙基甲基二甲氧基硅烷、氨丙基甲基二乙氧基硅烷、3-氯丙基甲基二甲氧基硅烷或3-氨丙基三甲氧基硅烷中的一种或多种。

一种多孔金属陶瓷复合催化剂的制备方法，包含以下步骤：

S1：将Ag、Cu、TiH₂、Y和Pd粉体按化学计量比称好，分别研磨过筛；

S2：将S1所得物与无水乙醇混合，室温下微波分散20-40min，再加入纳米碳纤维、偶联剂、MgO和SiO₂，微波分散1-2h；

S3：将S2所得物在100-120℃烘箱烘干至浆状，用冷压成型法将浆料压制成平板，再将平板放入100-120℃烘箱烘干10-16h；

S4：将S2平板放入氮气保护炉中烧结。

优选地，所述S1中的过200-400目筛。

如权利要求5所述的多孔金属陶瓷复合催化剂的制备方法，其特征在于：所述S2中微波分散的功率为15-20kHz。

优选地，所述S3中冷压成型的成型压力为10-16MPa。

优选地，所述S4中烧结制度为：以3℃/min升高到400℃，保温2-3h，再以3-5℃/min升高到500-600℃，保温4-6h。

本发明的有益效果：本发明将金属Cu、Ti、Y、Pd与MgO、SiO₂复合制得多孔金属陶瓷复合催化剂，有利于更好地净化汽车尾气，减少其中的CO、NO_x等成分，有利于环境保护；本发明中引入纳米碳纤维，有利于增强界面结合，有利于延长其使用寿命；本发明在烧结过程中引入氮气保护，有利于提高产品的质量。

具体实施方式

以下将结合具体实施例对本发明提供的技术方案进行详细说明，应理解下述具体实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。

实施例1

（1）将2wt%Ag、1wt%Cu、3wt%TiH₂、2wt%Y和5wt%Pd粉体按化学计量比称好，分别研磨过200目筛；

（2）将（1）所得物与无水乙醇混合，在15kHz的功率、室温下微波分散20min，再加入1wt%纳米碳纤维、1wt%3-哌嗪基丙基甲基二甲氧基硅烷偶联剂、12wt%MgO和73wt%SiO₂，微波分散1h；

（3）将（2）所得物在100℃烘箱烘干至浆状，用冷压成型法将浆料压制成平板，成型压力为10MPa，再将平板放入100℃烘箱烘干10h；

（4）将（3）平板放入氮气保护炉中烧结，烧结制度为：以3℃/min升高到400℃，保温2-3h，再以3℃/min升高到500℃，保温4h。

本实施例中的催化剂的孔隙为联通交错洞状。

实施例2