堇青石蜂窩陶瓷載CuO選擇催化還原NO的研究

以高嶺土、滑石和氧化鋁粉為主要原料,以面粉和活性炭為成孔劑,按堇青石理論化學(xué)組成配料,經(jīng)球磨、壓濾、練泥、陳腐后,擠壓成型為孔密度為每平方英寸100個孔,孔壁厚0.3mm的坯體,干燥后,做不同溫度(1280、1300、1340和1380℃)保溫3h和1300℃保溫不同時間(3、4、5、6h)的燒成試驗,然后檢測燒后試樣的顯氣孔率和熱膨脹系數(shù),并進行xrd和sem分析。結(jié)果表明:(1)在1340℃保溫5h燒成可制備出顯氣孔率約為60%,平均熱膨脹系數(shù)(室溫～800℃)為1.67×10-6℃-1的純堇青石相蜂窩陶瓷。(2)在1280～1380℃保溫5h燒成的堇青石蜂窩陶瓷的顯氣孔率及吸水率均沒有顯著差異。在1300℃的燒成溫度下,當(dāng)保溫時間由3h增加到4h時,試樣的顯氣孔率和吸水率略有下降;繼續(xù)延長保溫時間,試樣的顯氣孔率和吸水率變化不大。(3)在保溫5h的條件下,當(dāng)燒成溫度從1280℃升至1340℃時,試樣的熱膨脹系數(shù)逐漸降低;當(dāng)燒成溫度從1340℃升至1380℃時,試樣的熱膨脹系數(shù)升高。在燒成溫度為1300℃的條件下,當(dāng)保溫時間從3h增加到5h時,試樣的熱膨脹系數(shù)逐漸降低;從5h增加到6h時,試樣的熱膨脹系數(shù)升高。(4)與1300℃燒成的試樣相比,1340℃燒成的試樣中有較多呈短柱狀的堇青石晶粒,且氣孔平均孔徑較大。

以高嶺土、滑石和氧化鋁為主要原料采用生料一次燒結(jié)工藝制備低膨脹堇青石蜂窩陶瓷,研究了堿金屬氧化物k2o和na2o(用r2o表示)含量對試樣熱膨脹系數(shù)、顯氣孔率和抗壓強度的影響,并利用x射線衍射儀、掃描電鏡分析了試樣的物相組成和斷面形貌。研究表明,r2o含量在0.22%以下時制備的堇青石蜂窩陶瓷的熱膨脹系數(shù)可達(dá)0.56×10-6/℃,從0.22%增加到0.52%時,熱膨脹系數(shù)增加到1.58×10-6/℃,顯氣孔率逐漸降低,而抗壓強度增大;r2o含量為0.12%的基礎(chǔ)配方試樣主要由定向排列的片狀堇青石晶粒構(gòu)成,呈疏松多孔結(jié)構(gòu),氣孔小,隨著r2o含量的增加,氣孔尺寸變大而數(shù)量減少。

蜂窩陶瓷用堇青石的研制

蜂窩陶瓷廣泛應(yīng)用于汽車尾氣凈化器載體、臭氧抑制催化劑載體、冶金工業(yè)的熱交換和金屬液的過濾等行業(yè)。堇青石因具有體積密度小、熱膨脹系數(shù)小和結(jié)構(gòu)較疏松等特點成為生產(chǎn)蜂窩陶瓷的首選材料。筆者概述了堇青石的結(jié)構(gòu)、組成及應(yīng)用,闡述了合成堇青石的原料、方法,以及介紹了合成堇青石的研究進展。

蜂窩陶瓷用堇青石

選取堇青石蜂窩陶瓷作為催化劑基體,制備了堇青石蜂窩陶瓷負(fù)載cumn/ceo2-al2o3催化劑,采用xrd、bet等方法對其進行了表征,測定了其催化分解o3的活性。結(jié)果表明,cumn/ceo2-al2o3催化劑具有良好的催化活性,對o3的穩(wěn)定催化分解率可達(dá)94%以上。

選取球狀堇青石蜂窩陶瓷作為催化劑基體,制備了cumn/zralti-堇青石蜂窩陶瓷催化劑,采用xrd、x射線光電子能譜(xps)、比表面積測定(bet)等分析方法對其進行了表征,測定了其催化濕式氧化含酚廢水的活性及催化劑抗壓強度、脫落率、cu2+溶出濃度等性能指標(biāo)。實驗結(jié)果表明:cumn/zralti-堇青石蜂窩陶瓷催化劑在反應(yīng)溫度220℃、壓力5mpa、攪拌速率為600r/min時,催化濕式氧化反應(yīng)300min,cod去除率可達(dá)94.6%;球狀cumn/zralti-堇青石蜂窩陶瓷催化劑具有強度高、易裝填、易更換、脫落率低等特點,cu2+溶出濃度低于國家排放標(biāo)準(zhǔn),適合工業(yè)化處理含酚廢水。

以潞安煤矸石為主要原料,輔以少量工業(yè)菱鎂礦、滑石和成型助劑,制備出堇青石蜂窩陶瓷。用x-射線衍射儀(xrd)和掃描電鏡(sem)分別表征了蜂窩陶瓷的物相組成和顯微結(jié)構(gòu)。結(jié)果表明樣品由片狀晶相和大量微孔組成,晶相主要為堇青石?？疾炝烁饔绊懸蛩貙Ψ涓C陶瓷性能的影響,實驗表明當(dāng)總含液量約為30%、陳腐時間24h,煅燒溫度1200～1300℃下保溫4～6h時,蜂窩陶瓷載體的成型效果及性能較優(yōu)。

對600孔/英寸2堇青石蜂窩陶瓷的制備、試驗方法作了詳細(xì)的論述。堇青石質(zhì)蜂窩陶瓷引入以綠泥石作mgo的初始原料,擠出成型時利用高嶺土的線狀結(jié)構(gòu),通過模具細(xì)孔時,受到剪切力而發(fā)生取向降低膨脹系數(shù),在陶瓷胚體中,添加增塑劑,采用動態(tài)控制的反應(yīng)燒結(jié)技術(shù)脫塑,以實現(xiàn)微孔薄壁。

以擬薄水鋁石為原料,hno3為膠溶劑,制備alooh溶膠,并對堇青石蜂窩陶瓷載體進行涂覆.研究了擬薄水鋁石含量以及hno3的加入量對溶膠粘度、穩(wěn)定性和涂層涂覆量的影響;比表面積法(bet法)測定堇青石蜂窩陶瓷載體涂層的比表面積;超聲波振蕩檢測了氧化鋁涂層的結(jié)合牢固度.結(jié)果表明,當(dāng)擬薄水鋁石質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%~8%,n(h+)/n(alooh)=0.06~0.10時,可制得穩(wěn)定的溶膠,且隨著擬薄水鋁石含量或hno3加入量的增加,溶膠的粘度增加,涂層的涂覆量增大,擬薄水鋁石含量對涂層的重現(xiàn)性及牢固度影響較小.

采用堇青石為主要原料,探討了球磨時間、燒成溫度和保溫時間等工藝條件對多孔堇青石材料的孔徑及其分布、氣孔率、抗壓強度和熱膨脹特性等性能的影響規(guī)律。結(jié)果表明,在合適的工藝條件下,可獲得平均孔徑小于5um、膨脹系數(shù)低于1.60×10-6/℃、孔隙率和抗壓強度分別大于50%和15mpa的多孔堇青石基體材料。

第26卷第4期 2008年12月 徐州師范大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版) j.ofxuzhounormaluniv.(naturalscienceedition) vol.26,no.4 dec.,2008 收稿日期:2008-05-12 基金項目:江蘇省高校自然科學(xué)基金資助項目(07kjb150112);徐州師范大學(xué)自然科學(xué)基金資助項目(07xla06) 作者簡介:田久英(1973-),女,河北新城人,講師,碩士,主要從事催化材料的研究. 堇青石蜂窩陶瓷載體涂層的制備研究 田久英,盧菊生,吳宏 (徐州師范大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院,江蘇徐州221116) 摘要:以擬薄水鋁石為原料,hno3為膠溶劑,制備alooh溶膠,并對堇青石蜂窩陶瓷載體進行涂覆

選取球狀堇青石蜂窩陶瓷作為催化劑基體,制備了堇青石蜂窩陶瓷負(fù)載cuo/ceo2-zro2/tio2催化劑,采用xrd、bet等方法對其進行了結(jié)構(gòu)表征,測定了其催化濕式氧化含酚廢水的活性及抗壓強度、脫落率、cu2+溶出濃度等性能指標(biāo)。結(jié)果表明,cuo/ceo2-zro2/tio2堇青石蜂窩陶瓷催化劑在反應(yīng)溫度180℃、壓力5mpa、攪拌速率為600r/min時,催化濕式氧化反應(yīng)200mincod去除率可達(dá)92.7%;球狀堇青石蜂窩陶瓷cuo/ceo2-zro2/tio2催化劑具有強度高、易裝填、易更換、脫落率低特點,cu2+溶出濃度低于環(huán)保排放標(biāo)準(zhǔn),適合工業(yè)化處理含酚廢水。

采用水熱合成法，在堇青石蜂窩陶瓷載體上原位合成了ｚｓｍ５沸石和ａｎａｃｉｍｅ沸石，并用ｘｒｄ和ｓｅｍ等技術(shù)進行了表征．結(jié)果表明，當(dāng)改變合成條件時，在堇青石表面可分別生長出厚度為３０～４０μｍ的ｚｓｍ５沸石和厚度為３０～１８０μｍ的ａｎａｃｉｍｅ沸石．隨著凝膠中ｓｉｏ２／ａｌ２ｏ３比的增大和含水量的減少，在堇青石蜂窩陶瓷上生長的分子篩的量也增加．

堇青石蜂窩陶瓷以其優(yōu)異的熱性能和機械性能,在機動車尾氣凈化中廣泛用作催化轉(zhuǎn)化器載體、顆粒物捕集器等,是機動車尾氣凈化中的一類關(guān)鍵材料。隨著尾氣排放標(biāo)準(zhǔn)的日益嚴(yán)格,對堇青石蜂窩陶瓷的規(guī)格和性能提出了更高的要求?；谳狼嗍涓C陶瓷的擠出法生產(chǎn),從工藝路線、原料規(guī)格、雜質(zhì)元素的影響等方面入手,總結(jié)了國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀,并探討了進一步提高產(chǎn)品品質(zhì)的可能途徑,以提高中國堇青石蜂窩陶瓷產(chǎn)品的國際競爭力,促進相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展與進步。

選用3種不同的優(yōu)質(zhì)粘土、滑石及工業(yè)氧化鋁,通過一定的工藝控制,在1390℃的燒成溫度、保溫4h的條件下,研制出純度較高。結(jié)晶性較好,熱膨脹系數(shù)(20～1000℃)分別為1.48×10-6,1.50×10-6/℃和1.54×10-6/℃,氣孔率分別為15％,25％和33％的堇青石質(zhì)蜂窩陶瓷載體。較低的熱膨脹系數(shù)保證了載體有優(yōu)異的抗熱震性能,高的氣孔率有利于后期催化劑的浸漬。實驗表明:堇青石陶瓷成分的選擇及雜質(zhì)相的含量對于膨脹系數(shù)影響顯著。

堇青石—鈦酸鋁蜂窩陶瓷的研制

本文介紹了堇青石質(zhì)蜂窩陶瓷的超低熱膨脹特點,分析了其超低熱膨脹機理,闡述了影響堇青石質(zhì)蜂窩陶瓷超低脹系數(shù)的主要工藝因素,指出制備超低熱膨脹系數(shù)的堇青石質(zhì)蜂窩陶瓷的主要途徑。

以tio2/al2o3/堇青石蜂窩陶瓷為載體,以v2o5moo3wo3為活性組分,用于氨法選擇性催化還原煙氣中no的新型催化劑,并對該催化劑的活性性能和微觀結(jié)構(gòu)進行了評價和表征.同時,將該催化劑的活性性能與其它幾種活性組分相同但載體、制備方法、結(jié)構(gòu)不同的催化劑進行了對比.對比結(jié)果表明,該新型催化劑能取得最好的選擇性催化還原氮氧化物催化性能.bet、ftir、xps表征實驗結(jié)果表明,其高催化活性得益于大比表面積及大孔體積,而tio2/al2o3/堇青石蜂窩陶瓷載體及其制備方法對獲得好的催化劑構(gòu)型起了至關(guān)重要的作用.

分析了堇青石的特殊熱膨脹性,詳細(xì)敘述降低蜂窩陶瓷用堇青石熱膨脹系數(shù)的各種途徑,包括選擇合理的化學(xué)組成,控制原料的種類,形貌,粒度,減少原料的雜質(zhì),選擇合適的添加劑,以及燒成過程的控制等。

用硝酸溶液對堇青石質(zhì)蜂窩陶瓷樣品進行處理,以堇青石為第1載體,浸漬涂覆摻雜稀土離子的自制-γal2o3為第2載體,以增加堇青石質(zhì)蜂窩陶瓷的比表面積.加入鑭提高了催化劑的抗燒結(jié)性能,防止在高溫條件下催化劑表面積的損失.分析了-γal2o3的負(fù)載量及其焙燒溫度對堇青石比表面積的影響.運用xrd、bet、sem技術(shù)手段進行表征.

采用真空浸漬法,對多孔蜂窩陶瓷負(fù)載稀土復(fù)合金屬氧化物la0.8sr0.2coo3的性能進行研究。利用xrd和sem對負(fù)載后載體的晶體結(jié)構(gòu)和形貌進行表征分析?？疾炝私n時間、浸漬溫度和浸漬次數(shù)對負(fù)載量的影響。實驗結(jié)果表明:最佳的浸漬時間為60min;最佳浸漬溫度為室溫;浸漬次數(shù)越多負(fù)載量越大。