[其他]具有整体化的高表面积相的整体催化剂载体结构的制造方法

说明书

本发明涉及整体陶瓷催化剂载体，特别是指含有掺合在陶瓷基体内的分散的高表面相的蜂窝状载体。

传统的陶瓷整体催化剂由具有高表面材料涂层的陶瓷载体组成，而催化剂实际上沉积在高表面材料的涂层上。尤其，陶瓷载体的一般制法是：首先，在高温下烧结白土或其它陶瓷材料的模，以赋于其密度和强度，该制法通常导致陶瓷体有非常小的表面积;其次，陶瓷必须用具有更高表面积和特殊的化学特性的另一种材料涂覆，而催化剂实际上沉积在其上面。这种在低表面积陶瓷壁上沉积高表面积“修补基面涂层”的方法已被公开，例如美国专利号2，742，437和3，824，196。

这类催化剂载体有若干缺点，该载体在使用时暴露在常含尘埃或颗粒物质的气体流中，可能引起高表面积涂层从衬底的陶瓷载体上剥落下来，由于修补基面涂层和衬底陶瓷材料常有不同的热膨胀系数，在载体暴露于热循环中时也会出现上述现象。而且，沉积在高表面积修补基面涂层上的催化剂对中毒是敏感的，例如使用在汽车转换器中受铅或磷的中毒，因此必须定期再生或更换。于是，本发明的一个目的是提供一种有高表面积的整体载体，该载体不易磨损，而且以阻止中毒的方式载持催化剂。本发明的另一个目的是提供一种既有好的机械性能，又能保持多孔性，并且具有为适当的催化功能所必需的高表面积，所述的本发明可达到上述这些目的和其它一些目的。

本发明提供了一项用于催化剂的整体载体的制造方法，该整体载体具有第一基本上连续的陶瓷基体相和嵌埋入第一相内的第二不连续的高表面积载体相，所述的制造方法包括：（a）提供具有由可烧结的陶瓷材料和用于陶瓷的增塑剂/粘合剂的混合物所组成的复合基体;（b）提供具有由（ⅰ）表面积至少为20米²/克的多孔性氧化物（从氧化铝、二氧化硅、尖晶石、二氧化钛、沸石、氧化锆、或这些氧化物的混合物中选取）和（ⅱ）用于上述氧化物的增塑剂/粘合剂的混合物所组成的复合载体;（c）使基体和载体混合后形成复合物，在复合材料内基体和载体的比例至少为1.3∶1，而且载体基本上均匀地分布在整个复合材料内;（d）使复合物通过模具后形成所要求的整体型材;（e）加热整体型材，使其内的陶瓷材料烧结。

用这种方式制备的整体载体包含了经烧结后达到所要求的强度级的陶瓷基体和汇集在陶瓷基体内为载体催化剂提供高表面积的不连续且分散的多孔性氧化物相。已公认：陶瓷虽经烧结其本身是多孔性的;而高表面积的氧化物材料，即使在陶瓷壁内也是容易为目的气体流所接近的，并且提供了合适的表面积和延长了催化剂寿命。由于高表面积材料（催化活性材料沉积在其上面）嵌埋入蜂窝状物的壁内，它或者被完全掩埋入，使其完全免于磨损;或者其本身形成蜂窝状壁的基本部分，而且在过于深处所以不会完全剥落。此外，高表面积材料被充分埋入到这样的程度，以致陶瓷起到过滤器的作用，被认为可在毒物接触催化剂和给予催化剂本身不利影响前消除或结合毒物。与迄今所用的载体相比，本发明的整体催化剂的另一个优点是重量较轻，其原因是用较轻的高表面积氧化物相取代了较重的陶瓷材料。在要求催化剂必须被热活化和迅速起作用的那些应用中，例如汽车催化转换器，在本发明整体载体中被减少了的热质充许更迅速地达到“点火”温度。

图1描述了长粒基体和载体复合物的横截面，指出了所述两体的空间关系。图2是在复合物挤出通过棒型模后的放大了的横截面的描述。图3是显示载体相嵌埋入陶瓷结构壁内的部分蜂窝结构壁的放大图象。

本发明的方法考虑了用作组成整体载体的两相中每一相材料的最初的、分离的可成型体的形成，尤其是，把高表面积氧化物和用于氧化物的增塑剂/粘合剂的可成型复合物（作为载体相）与一可烧结陶瓷材料和用于陶瓷的增塑剂/粘合剂的第二可成型复合物（作为基体相）分开来制备。正如以下所作的更充分的讨论那样，由于每个复合物被形成在成型材内，型材然后被混合，接着挤出通过模具，从而形成本发明的整体载体，所以成型性对本发明的实施是重要的。