一种堇青石耐热冲击薄壁催化剂载体及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种堇青石耐热冲击薄壁催化剂载体及其制备方法，主要用于柴油机尾气后处理，其主要原材料包括滑石、高岭土、氧化铝、二氧化硅、堇青石粉，同时添加造孔剂、粘接剂、挤压助剂、分散剂等辅料。所述催化剂载体，在条件控制恰当的情况下，可以达到CTE≤0.2

【技术实现步骤摘要】
一种堇青石耐热冲击薄壁催化剂载体及其制备方法


[0001]本专利技术涉及堇青石蜂窝陶瓷材料领域，具体涉及一种堇青石耐热冲击薄壁催化剂载体及其制备方法。

技术介绍

[0002]发动机的污染主要来自4个组成部分—微粒排放物质(PM)、碳氢化合物(HC)、氮氧化物(NOx)和一氧化碳(CO)。其中微粒排放物质(烟灰)大部分是由碳或碳化物的微小颗粒(尺寸小于4
‑
20μm)所组成的。
[0003]由于人类生存环境受到柴油车尾气排放的严重污染，给人类带来了极大的危害。通过流行病理学调查发现，尾气成分中的一氧化碳(CO)、碳氢化合物(HC)、不定型氮氧化物(NOx)伤害人体的大脑神经，中毒轻者使人感到头晕、呕吐，重者将危害到人体的大脑中枢神经系统的正常工作、严重影响人类的身心健康；而且柴油车排放的尾气微粒和肺癌高发有重大关系，柴油车尾气所排放的直径范围在0.1
‑
10微米之间的微粒被证实对人类呼吸系统有严重毒害。
[0004]因此，如何提供一种经济效益好、工艺简单的堇青石耐热冲击薄壁催化剂载体及其制备方法，所得到的催化剂载体可以满足国六标对柴油机后处理用催化剂载体的要求，是本领域技术人员亟需解决的技术问题。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本专利技术提供了一种高热冲击薄壁堇青石催化剂载体及其制备方法，本专利技术通过引入堇青石粉可以降低烧结温度、调整其孔径分布，通过引入超细氧化铝、γ
‑
氧化铝、一水软铝石可以有效降低堇青石热膨胀系数，提高产品抗热冲击性；能够制备出具有蜂窝状结构、低热膨胀系数、耐热冲击性能、较薄壁厚、较好机械强度以及适宜的孔隙率、孔径分布的堇青石烧结体。
[0006]为了达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0007]一种堇青石耐热冲击薄壁催化剂载体，所述催化剂载体的制备原料包括主料和辅料；
[0008]其中，所述主料包括：滑石37
‑
43wt％、高岭土12
‑
40wt％、氧化铝0.1
‑
30wt％、氧化硅3
‑
21wt％、堇青石粉0.01
‑
5wt％；
[0009]以主料份数为100wt％计，所述辅料包括：分散剂0
‑
5wt％、挤压助剂0
‑
10wt％、粘接剂+塑性剂0
‑
10wt％、造孔剂0
‑
20wt％、水20
‑
26wt％。
[0010]优选的，所述主料中，各原料中值粒径分别为：滑石25μm≥D50≥5μm、氧化铝7μm≥D50≥0.1μm、氧化硅15μm≥D50≥1μm、高岭土10μm≥D50≥0.1μm、堇青石粉25μm≥D50≥1μm。
[0011]优选的，所述滑石为片状结构，其氧化铁含量不超过2.5wt％。
[0012]优选的，所述高岭土为煅烧高岭土、生高岭土中的一种或多种混合；
[0013]所述氧化铝为α
‑
氧化铝、γ
‑
氧化铝、一水软铝石中的一种或多种混合；
[0014]所述氧化硅为球形氧化硅、熔融氧化硅中的一种或两种混合。
[0015]更优选的，所述一水软铝石为片状结构。
[0016]优选的，所述堇青石粉中堇青石的为化学组成为MgO：12.5
‑
14.5wt％、Al2O3：33
‑
37wt％、SiO2：48
‑
52wt％，其晶相组成为堇青石≥95％。
[0017]优选的，所述分散剂为油酸或/和硬脂酸；
[0018]所述挤压助剂为油酸、月桂酸、甘油、亚麻油和菜籽油中的一种或多种混合。
[0019]优选的，所述塑性剂为纤维素、聚乙二醇、聚氧化乙烯和聚乙烯醇中的一种或多种混合；
[0020]所述造孔剂为石墨、纤维素、土豆淀粉和玉米淀粉中的一种或多种混合。
[0021]本专利技术的另一个目的在于提供上述微堇青石汽油机微粒捕集器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
[0022](1)根据上述各原料比例称取各原料，备用；
[0023](2)将滑石、高岭土、氧化铝、氧化硅、堇青石粉，混合并以15
‑
80r/min的转速搅拌15
‑
60min，得混料A；
[0024](3)在混料A中加入塑性剂、造孔剂并以15
‑
80r/min的转速搅拌15
‑
60min，得混料B；
[0025](4)在混料B中加入水、分散剂、粘接剂和挤压助剂并以15
‑
80r/min的转速搅拌30
‑
90min，得泥料；
[0026](5)将泥料练泥、除杂，然后使用相应模具挤压成型得蜂窝陶瓷坯体；
[0027](6)将蜂窝陶瓷坯体在50
‑
80℃下干燥，然后烧结，得堇青石蜂窝陶瓷；
[0028](7)对堇青石蜂窝陶瓷进行堵孔植皮得到所述催化剂载体。
[0029]优选的，所述烧结的温度设置包括：先以小于30℃/h的速率从室温升到100～180℃；然后以小于50℃/h的速率升温到600～1000℃，保温0.1～12h；最后以小于50℃/h的速率升温至1320～1435℃，保温2～24h；最高温保温结束后，停止加热，随炉冷却；烧结总时间为60
‑
150h。
[0030]优选的，所制备的微粒捕集器的孔密度46.5～116.25孔/cm2(300～750CPSI)；孔壁厚为0.05～0.12mm；壁面微孔孔径为1～10μm；中值孔径为1～30μm；平均孔径为1～10μm；
[0031]更优选的，所制备的微粒捕集器的孔密度62孔/cm2；孔壁厚为0.1mm。
[0032]经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：
[0033]本专利技术的耐热冲击薄壁堇青石催化剂载体，具有成本经济、工艺简单等优点，实现了低热膨胀系数堇薄壁堇青石制备，制备的薄壁堇青石催化剂载体抗热冲击性优良，可用于薄壁催化剂载体，同时可以满足国六标对柴油机后处理用催化剂载体的要求；
[0034]本专利技术通过优化原材料颗粒级配、加入合适造孔剂、调整烧结工艺制备出了具备低热膨胀系数、耐热冲击性、合适孔径分布的薄壁催化剂载体；该薄壁载体具有较好挤压成型性能，该薄壁催化剂载体可以保证同时具备较低热容量、较低背压以及较好的涂覆性能；
[0035]本专利技术最终制备的堇青石耐热冲击薄壁催化剂载体，其热膨胀系数≤0.5
×
10
‑6/℃(RT
‑
800℃)；室温到1000℃为≤0.7
×
10
‑6/℃；其抗热冲击温度≥750℃；在条件控制恰当的情况下，可以达到CTE≤0.2
×
10
‑6/℃(RT
本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种堇青石耐热冲击薄壁催化剂载体，其特征在于，所述催化剂载体的制备原料包括主料和辅料；其中，所述主料包括：滑石37
‑
43wt％、高岭土12
‑
40wt％、氧化铝0.1
‑
30wt％、氧化硅3
‑
21wt％、堇青石粉0.01
‑
5wt％；以主料份数为100wt％计，所述辅料包括：分散剂0
‑
5wt％、挤压助剂0
‑
10wt％、粘接剂+塑性剂0
‑
10wt％、造孔剂0
‑
20wt％、水20
‑
26wt％。2.根据权利要求1所述的一种堇青石耐热冲击薄壁催化剂载体，其特征在于，所述主料中，各原料中值粒径分别为：滑石25μm≥D50≥5μm、氧化铝7μm≥D50≥0.1μm、氧化硅15μm≥D50≥1μm、高岭土10μm≥D50≥0.1μm、堇青石粉25μm≥D50≥1μm。3.根据权利要求1所述的一种堇青石耐热冲击薄壁催化剂载体，其特征在于，所述滑石为片状结构，其氧化铁含量不超过2.5wt％。4.根据权利要求1所述的一种堇青石耐热冲击薄壁催化剂载体，其特征在于，所述高岭土为煅烧高岭土、生高岭土中的一种或多种混合；所述氧化铝为α
‑
氧化铝、γ
‑
氧化铝、一水软铝石中的一种或多种混合；所述氧化硅为球形氧化硅、熔融氧化硅中的一种或两种混合。5.根据权利要求1所述的一种堇青石耐热冲击薄壁催化剂载体，其特征在于，所述堇青石粉中堇青石的为化学组成为MgO：12.5
‑
14.5wt％、Al2O3：33
‑
37wt％、SiO2：48
‑
52wt％，其晶相组成为堇青石≥95％。6.根据权利要求1所述的一种堇青石耐热冲击薄壁催化剂载体，其特征在于，所述分散剂为油酸或/和硬脂酸；所述挤压助剂为油...

【专利技术属性】
技术研发人员：李一，聂达，王建菊，张海波，陈洪，王浩，曹江峰，
申请(专利权)人：云南菲尔特环保科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：