一種汽車三元催化器多孔陶瓷的配方及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種汽車三元催化器多孔陶瓷的配方及其制備方法，屬于環(huán)保催化技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]三元催化器，是安裝在汽車排氣系統(tǒng)中最重要的機外凈化裝置，它可將汽車尾氣排出的CO、HC和NOx等有害氣體通過氧化和還原作用轉(zhuǎn)變?yōu)闊o害的二氧化碳、水和氮氣。當(dāng)高溫的汽車尾氣通過凈化裝置時，三元催化器中的凈化劑將增強CO、HC和NOx三種氣體的活性，促使其進行一定的氧化-還原化學(xué)反應(yīng)，其中CO在高溫下氧化成為無色、無毒的二氧化碳?xì)怏w；HC化合物在高溫下氧化成水和二氧化碳；Ν0χ還原成氮氣和氧氣。三種有害氣體變成無害氣體，使汽車尾氣得以凈化。
[0003]凈化裝置的結(jié)構(gòu)包括載體(即多孔陶瓷)和負(fù)載在載體上的催化劑，載體的孔隙越多越均勻，則載體的有效吸附表面積越大，凈化能力越強。目前的載體的成孔劑一般為有機成孔劑，如天然纖維、高分子聚合物和有機酸等，有機成孔劑在遠(yuǎn)低于載體燒結(jié)溫度下分解，分解后留下孔隙，這些孔隙，尤其是一些小孔，容易在后面的高溫?zé)Y(jié)成型時封閉，造成載體的孔隙率低，催化能力差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明解決的技術(shù)問題是，提供一種成孔率高、有效吸附表面積大、凈化能力強的汽車三元催化器多孔陶瓷的配方；進一步地，本發(fā)明提供一種采用溶膠-凝膠法制備，同時采用小分子無機鹽成孔，成孔率高，成孔均勻，鋁溶膠固含量高的汽車三元催化器多孔陶瓷的制備方法。
[0005]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為:
一種汽車三元催化器多孔陶瓷的配方，其特征在于:包括:以下重量份的原料:鋁溶膠90-100份、微納米級a -Al2O3 40-60份、成孔劑20~30份、粘結(jié)劑0~5份、粘合劑2~5份和pH為3~4的酸溶液250~350份；所述成孔劑為無機鹽；所述粘合劑包括硫酸鈣。
[0006]所述粘結(jié)劑包括聚乙烯醇。
[0007]所述成孔劑包括硫酸鈉、硫酸鈣、氯化鈉、氯化鈣中的一種或幾種。
[0008]—種汽車三元催化器多孔陶瓷的制備方法，其特征在于:包括以下步驟:
SOI，鋁溶膠的制備:
S01-1，偏鋁酸鈉溶液的制備:將NaOH固體溶于超純水中配制成5%Na0H溶液，再將鋁粉加入至5%Na0H溶液中，鋁粉加入重量:5%Na0H溶液體積為4~5:100 ;攪拌溶解后過濾，得偏鋁酸鈉溶液；
SO1-2，勃姆石沉淀的制備:將NaHCO3固體溶于超純水匯總配制成4~4.5%的NaHCO 3溶液，所述NaHCO3溶液的體積至少為偏鋁酸鈉溶液體積的3倍量，將所述NaHCO 3溶液邊攪拌邊加入至所述偏鋁酸鈉溶液中，加入完成后，加熱并同時攪拌至少30min后，過濾，得勃姆石沉淀；
S01-3，清洗勃姆石沉淀:超純水清洗后，將勃姆石沉淀放入超純水中，加入陽離子吸附樹脂吸附至少lOmin后，超純水清洗，再將勃姆石沉淀放入超純水中，加入陰離子吸附樹脂吸附至少lOmin后，超純水清洗至清洗液中性，干燥，即可；
S01-4，加酸制備鋁溶膠:將干燥后的勃姆石沉淀加入到lmol/L的硝酸溶液中，加熱攪拌溶解得鋁溶膠，酸鋁比為0.08-0.20 ;
S02，高固含量鋁溶膠的制備:在S01-4的鋁溶膠中加入微納米級α-Α1203，加熱溶解后得固含量達60~65%的鋁溶膠；
S03，在S02的高固含量鋁溶膠中加入成孔劑、粘結(jié)劑和粘合劑，加熱攪拌均勻后注入模具中澆鑄成型，然后放入真空干燥箱中真空脫氣并干燥，得初步成型陶瓷，真空干燥溫度為 50?70。。；
S04，脫粘和燒結(jié):將所述初步成型三元催化器在空氣中經(jīng)500~600°C脫粘至少1小時，再放入高溫爐中經(jīng)1000~1100°C燒結(jié)至少1小時，然后冷卻，得二次成型陶瓷；
S05，將所述二次成型陶瓷放入到pH為3~4的酸溶液中，加熱反應(yīng)至少3小時，然后取出，超純水清洗至中性，烘干，即得多孔陶瓷。
[0009]S01-2 中加熱溫度為 80~85°C。
[0010]所述陽離子吸附樹脂和陰離子吸附樹脂的加入量均為至少勃姆石沉淀重量的
l/10o
[0011]所述酸鋁比為0.10-0.12。
[0012]S02中的加熱溫度為50~70°C。
[0013]所述酸溶液為硝酸溶液。
[0014]酸鋁比指的是酸溶液的物質(zhì)的量和勃姆石沉淀的物質(zhì)的量之比。
[0015]本發(fā)明提供的一種汽車三元催化器多孔陶瓷的配方及其制備方法，成孔劑為無機鹽的設(shè)置，無機鹽熔點高，在高溫?zé)Y(jié)時也不會熔解，燒結(jié)完成后用酸溶解無機鹽，得多孔陶瓷，用無機鹽制備的多孔陶瓷，孔隙分布均勻、比表面積大、催化活化位點多、凈化能力強；鋁溶膠-凝膠法結(jié)合無機鹽成孔劑的設(shè)置，進一步增大了多孔陶瓷的比表面積大，并且成孔劑在高固含量鋁溶膠中分散均勻，成孔時孔隙分布均勻，成孔率高達60% ;微納米級α -Α1203的添加，使鋁溶膠固含量高且易流動；粘合劑為硫酸鈣的設(shè)置，使多孔陶瓷在制備的過程中形成酸性氧化鋁，適合在酸性條件下分解成孔劑，從而形成多孔陶瓷；陽離子吸附樹脂和陰離子吸附樹脂的設(shè)置，可吸附清洗勃姆石沉淀中的陽離子和陰離子，便于快速將勃姆石沉淀清洗至中性。本發(fā)明提供的一種汽車三元催化器多孔陶瓷的配方及其制備方法，采用鋁溶膠-凝膠法結(jié)合無機鹽成孔劑來制備孔隙均勻、成孔率高的多孔陶瓷，使得多孔陶瓷比表面積大，催化活化位點多，凈化能力強。
【具體實施方式】
[0016]下面對本發(fā)明作更進一步的說明。
[0017]實施例1:
一種汽車三元催化器多孔陶瓷的配方，其特征在于:包括:以下重量份的原料:鋁溶膠90份、微納米級α -Α1203 40份、成孔劑20份、粘結(jié)劑0份、粘合劑2份和pH為3的酸溶液250份；所述成孔劑為無機鹽；所述粘合劑包括硫酸鈣。
[0018]所述粘結(jié)劑包括聚乙烯醇。
[0019]所述成孔劑包括硫酸鈉、硫酸鈣、氯化鈉、氯化鈣中的一種或幾種。
[0020]一種汽車三元催化器多孔陶瓷的制備方法，其特征在于:包括以下步驟:
S01，鋁溶膠的制備:
S01-1，偏鋁酸鈉溶液的制備:將NaOH固體溶于超純水中配制成5%Na0H溶液，再將鋁粉加入至5%Na0H溶液中，鋁粉加入重量:5%Na0H溶液體積為4:100 ;攪拌溶解后過濾，得偏鋁酸鈉溶液；
S01-2，勃姆石沉淀的制備:將NaHC03固體溶于超純水匯總配制成4%的NaHCO 3溶液，所述NaHC03溶液的體積為偏鋁酸鈉溶液體積的3倍量，將所述NaHCO3溶液邊攪拌邊加入至所述偏鋁酸鈉溶液中，加入完成后，加熱并同時攪拌30min后，過濾，得勃姆石沉淀；
S01-3，清洗勃姆石沉淀:超純水清洗后，將勃姆石沉淀放入超純水中，加入陽離子吸附樹脂吸附lOmin后，超純水清洗，再將勃姆石沉淀放入超純水中，加入陰離子吸附樹脂吸附lOmin后，超純水清洗至清洗液中性，干燥，即可；
S01-4，加酸制備鋁溶膠:將干燥后的勃姆石沉淀加入到lmol/L的硝酸溶液中，加熱攪拌溶解得鋁溶膠，酸鋁比為0.08 ;
S02，高固含量鋁溶膠的制備:在S01-4的鋁溶膠中加入微納米級α-Α1203，加熱溶解后得固含量達60%的鋁溶膠；
S03，在S02的高固含量鋁溶膠中加入成孔劑、粘結(jié)劑和粘合劑，加熱攪拌均勻后注入模具中澆鑄成型，然后放入真空干燥箱中真空脫氣并干燥，得初步成型陶瓷，真空干燥溫度為 50。。;
S04，脫粘和燒結(jié):將所述初步成型三元催化器在空氣中經(jīng)500°C脫粘1小時，再放入高溫爐中經(jīng)1000°C燒結(jié)1小時，然后冷卻，得二次成型陶瓷；
S05，將所述二次成型陶瓷放入到pH為3的酸溶液中，加熱反應(yīng)至少3小時，然后取出，超純水清洗至中性，烘干，即得多孔陶瓷。
[0021]S01-2中加熱溫度為80°C。
[0022]所述陽離子吸附樹脂和陰離子吸附樹脂的加入量均為勃姆石沉淀重量的1/10。
[0023]S02中的加熱溫度為50°C。
[0024]所述酸溶液為硝酸溶液。
[0025]實施例2:
一種汽車三元催化器多孔陶瓷的配方，其特征在于:包括:以下重量份的原料:鋁溶膠100份、微納米級α -Α1203 60份、成孔劑30份、粘結(jié)劑5份、粘合劑5份和pH為4的酸溶液350份；所述成孔劑為無機鹽；所述粘合劑包括硫酸鈣。
[0026]所述粘結(jié)劑包括聚乙烯醇。
[0027]所述成孔劑包括硫酸鈉、硫酸鈣、氯化鈉、氯化鈣中的一種或幾種。
[0028]—種汽車三元催化器多孔陶瓷的制備方法，其特征在于:包括以下步驟:
S01，鋁溶膠的制備:
S01-1，偏鋁酸鈉溶液的制備:將NaOH固體溶于超純水中配制成5%Na0H溶液，再將鋁粉加入至5%Na0H溶液中，鋁粉加入重量:5%Na0H溶液體積為5:100 ;攪拌溶解后過濾，得偏鋁酸鈉溶液；
S01-2，勃姆石沉淀的制備:將NaHCO3固體溶于超純水匯總配制成4.5%的NaHCO3溶液，所述NaHCO3溶液的體積為偏鋁酸鈉溶液體積的3.5倍量，將所述NaHCO3溶液邊攪拌邊加入至所述偏鋁酸鈉溶液中，加入完成后，加熱并同時攪拌40min后，過濾，得勃姆石沉淀；S01-3，清洗勃姆石沉淀:超純水清洗后，將勃姆石沉淀放入超純水中，加入陽離子吸附樹脂吸附15min后，超純水清洗，再將勃姆石沉淀放入超純水中，加入陰離子吸附樹脂吸附15min后，超純水清洗至清洗液中性，干燥，即可；
S01-4，加酸制備鋁溶膠:將干燥后的勃姆石沉淀加入到lmol/L的硝酸溶液中，加熱攪拌溶解得鋁溶膠，酸鋁比為0.20 ;
S02，高固含量鋁溶膠的制備:在S01-4的鋁溶膠中加入微納米級Ct-Al2O3，加熱溶解后得固含量達65%的鋁溶膠；
S03，在S02的高固含量鋁溶膠中加入成孔劑、粘結(jié)劑和粘合劑，加熱攪拌均勻后注入模具中澆鑄成型，然后放入真空干燥箱中真空脫氣并干燥，得初步成型陶瓷