[发明专利]一种汽车尾气用蜂窝陶瓷材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种汽车尾气用蜂窝陶瓷材料的制备方法，包括如下内容：（1）将负载氧化铝涂层的蜂窝状堇青石基体置于二氧化钛前驱体溶液中，浸渍处理一段时间，取出，吹去残液，干燥；其中二氧化钛前驱体溶液的制备方法如下：将金属钛粉加入到双氧水中反应一段时间，然后过滤得到黄色澄清的溶液；（2）用硝酸铝水溶液浸渍步骤（1）干燥得到的物料，然后在铵盐溶液中晶化一段时间，取出固相，吹去残液，干燥、焙烧，得到汽车尾气用蜂窝陶瓷材料。本发明提供的蜂窝陶瓷材料表面的氧化铝涂层具有多孔性以及空隙曲折连接性，在汽车尾气治理中有着广阔的应用前景。

技术领域

本发明涉及一种汽车尾气用蜂窝陶瓷材料的制备方法。

背景技术

随着全球机动车保有量的逐年增加，汽车尾气污染已经成为主要的空气污染源之一。汽车尾气中主要成分有CO、NOx、Sox、挥发性有机物和颗粒物等。目前在汽车尾气治理中广泛应用的是蜂窝陶瓷材料。蜂窝陶瓷材料表面一般都涂覆比表面积较大的氧化铝或氧化硅涂层，来增大蜂窝陶瓷材料的比表面积。涂层的一般局限于本身的孔道，严重影响了反应原料的传质，同时极易被反应杂质积碳等颗粒物堵塞，进一步影响材料的运转周期。所以涂层中一般需要同时具有包含多级孔道，才能防止蜂窝陶瓷材料中毒失活。现有的蜂窝陶瓷催化剂造孔技术一般是在涂层溶胶或浆液中加入物理或化学扩孔剂，造孔过程一般是在载体的焙烧过程中，从造孔剂与涂层溶胶混合到焙烧前这段时间，造孔剂很难在溶胶中保持分散均匀，同时焙烧过程中造孔产生的能量对于涂层的强度也有一定影响，高温处理过程中载体中气相会受热膨胀并排出，从而造成涂层表面有较多裂纹，牢固度下降。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种汽车尾气用蜂窝陶瓷材料的制备方法。蜂窝陶瓷材料表面的氧化铝涂层具有多级孔道结构，尤其具有纤维状结构，在汽车尾气治理中有着广阔的应用前景。

本发明的汽车尾气用蜂窝陶瓷材料的制备方法，包括如下内容：（1）将负载氧化铝涂层的蜂窝状堇青石基体置于二氧化钛前驱体溶液中，浸渍处理一段时间，取出，吹去残液，干燥；其中二氧化钛前驱体溶液的制备方法如下：将金属钛粉加入到双氧水中反应一段时间，然后过滤得到黄色澄清的溶液；

（2）用硝酸铝水溶液浸渍步骤（1）干燥得到的物料，然后在铵盐溶液中晶化一段时间，取出固相，吹去残液，干燥、焙烧，得到汽车尾气用蜂窝陶瓷材料。

本发明方法中，步骤（1）所述的负载氧化铝涂层的蜂窝状堇青石基体，可以采用本领域熟知的方法，一般先配制氧化铝涂层浆液或氧化铝溶胶，然后将预处理的蜂窝状堇青石基体浸渍到氧化铝涂层浆液或氧化铝溶胶中一定时间，采用压缩空气吹除表面及孔道内部吸附多余的溶胶或浆液，待确定孔道内部无堵塞之后，然后进行干燥，焙烧即可。所述的干燥温度为100-160℃，干燥时间4-20小时。所述的焙烧温度为400-750℃，焙烧时间为4-10小时；焙烧在含氧气氛中，优选空气气氛中进行。

本发明方法中，步骤（1）中所述的基体需全部浸渍于二氧化钛前驱体溶液中；所述的浸渍处理时间为3-15小时。所述的干燥温度为100-160℃，干燥时间4-20小时。

本发明方法中，步骤（1）所述的金属钛粉为市售商品，金属钛粉与双氧水的固液比为1：200~1：20（g：mL）。双氧水浓度为10wt%~30wt%，一般选择市售常用的浓度，如30wt%。本发明方法中，步骤（1）所述的二氧化钛前驱体溶液优选采用氨水调节pH值为4~6。

本发明方法中，步骤（1）所述的反应时间为5~10小时，反应温度为0~30℃，优选10~25℃。

本发明方法中，步骤（1）过滤后的未反应完的金属钛粉回收使用。

本发明方法中，步骤（2）所述的硝酸铝水溶液的浓度为5wt%~30wt%，浸渍时间一般为0.5~3小时。

本发明方法中，步骤（2）所述的铵盐为碳铵，碳铵水溶液的浓度为10wt%~30wt%。