[发明专利]一种蜂窝金属、制备方法及作为催化剂载体的应用

说明书

本发明公开了一种蜂窝金属、制备方法及作为催化剂载体的应用，属于催化剂载体技术领域，解决了现有的蜂窝金属表面氧化铝涂层与蜂窝金属基体的牢固性差的问题。所述蜂窝金属包括蜂窝金属基体和涂覆在蜂窝金属基体表面的氧化铝涂层，氧化铝涂层中包括纳米级氧化铝颗粒和微米级氧化铝颗粒。本发明通过采用包括纳米级氧化铝颗粒和微米级氧化铝颗粒的氧化铝涂层，保持了氧化铝涂层粒径分布的连续性，降低氧化铝涂层内部固相颗粒堆积时产生的空隙率，进而有效地降低了氧化铝涂层在蜂窝金属基体表面上的开裂或脱落的几率，提高了蜂窝金属表面氧化铝涂层的牢固度。

技术领域

本发明涉及催化剂载体技术领域，尤其是涉及一种蜂窝金属、制备方法及作为催化剂载体的应用。

背景技术

自上世纪七八十年代，蜂窝金属基体催化剂广泛应用于汽车尾气净化，蜂窝金属基体催化剂制备技术得到了越来越多的关注。相对于陶瓷基体催化剂，蜂窝金属基体催化剂具有热容小、传热效率高、机械强度大、开孔率高、阻力降低等优点，在涉及吸热、放热的催化反应体系中得到了广泛的研究和应用。但是，由于蜂窝金属基体的比表面积低，难以满足活性组分的高分散度要求，因此需要在蜂窝金属基体表面上负载载体涂层。蜂窝金属基体与载体涂层之间的结合力(或者称牢固度)直接影响蜂窝金属基体催化剂的催化活性和长期稳定性。

常见的适用于蜂窝金属基体催化剂的载体主要有Al₂O₃、TiO₂和SiO₂等金属氧化物，其中优以Al₂O₃应用最为广泛。与蜂窝陶瓷基体相比，蜂窝金属基体与金属氧化物涂层之间的结合力较差，其主要原因在于：(1)蜂窝金属基体表面平滑，不具备蜂窝陶瓷基体的多孔结构，无法提供更多的“有效锚定点”与金属氧化物紧密结合；(2)蜂窝金属基体与金属氧化物涂层的理化性质差异较大，尤其是热膨胀系数不同，直接导致在干燥、焙烧等热处理过程中涂层容易剥落。

目前，现有技术是通过对蜂窝金属基体表面进行预处理，主要包括高温氧化法和阳极氧化法来提高载体涂层与蜂窝金属基体之间的粘结强度。但是阳极氧化法工艺复杂且涉及废液处理易造成环境污染；而高温氧化法得到的蜂窝金属的涂层脱落率仍在2％以上，无法满足实际应用的需要。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种蜂窝金属、制备方法及作为催化剂载体的应用，能够解决现有的氧化铝涂层与蜂窝金属基体的牢固性差的问题。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

一种蜂窝金属，包括蜂窝金属基体和涂覆在所述蜂窝金属基体表面的氧化铝涂层，所述氧化铝涂层中包括纳米级氧化铝颗粒和微米级氧化铝颗粒。

在本发明中，对蜂窝金属基体的种类没有任何特殊的限制，采用本领域技术人员熟知的蜂窝金属基体种类即可；在本发明中蜂窝金属基体优选为铁铬铝合金(FeCrAl)。

在本发明中，对蜂窝金属基体的形状没有任何特殊的限制。如图1所示，优选的FeCrAl蜂窝金属基体的内部形状可以为平板状、波纹板状、也可以是由平板明采用的FeCrAl蜂窝金属基体的外观形状可以是平板状(1-A)、波纹板状(1-B)、由平板和波纹板交替叠加或卷制的整体构型蜂窝结构(1-C和1-D)。

作为本发明再进一步的方案：

所述纳米级氧化铝颗粒的平均粒径D_50n为15nm～80nm中的任意值；

所述微米级氧化铝颗粒的平均粒径D_50μ为1μm～40μm中的任意值。

可选地，纳米级氧化铝颗粒的粒径D_50n下限独立选自15nm、25nm、35nm、45nm、55nm；纳米级氧化铝颗粒的粒径D_50n上限独立选自20nm、30nm、50nm、60nm、80nm。