堇青石蜂窝陶瓷载CuO选择催化还原NO的研究

以高岭土、滑石和氧化铝粉为主要原料,以面粉和活性炭为成孔剂,按堇青石理论化学组成配料,经球磨、压滤、练泥、陈腐后,挤压成型为孔密度为每平方英寸100个孔,孔壁厚0.3mm的坯体,干燥后,做不同温度(1280、1300、1340和1380℃)保温3h和1300℃保温不同时间(3、4、5、6h)的烧成试验,然后检测烧后试样的显气孔率和热膨胀系数,并进行xrd和sem分析。结果表明:(1)在1340℃保温5h烧成可制备出显气孔率约为60%,平均热膨胀系数(室温～800℃)为1.67×10-6℃-1的纯堇青石相蜂窝陶瓷。(2)在1280～1380℃保温5h烧成的堇青石蜂窝陶瓷的显气孔率及吸水率均没有显著差异。在1300℃的烧成温度下,当保温时间由3h增加到4h时,试样的显气孔率和吸水率略有下降;继续延长保温时间,试样的显气孔率和吸水率变化不大。(3)在保温5h的条件下,当烧成温度从1280℃升至1340℃时,试样的热膨胀系数逐渐降低;当烧成温度从1340℃升至1380℃时,试样的热膨胀系数升高。在烧成温度为1300℃的条件下,当保温时间从3h增加到5h时,试样的热膨胀系数逐渐降低;从5h增加到6h时,试样的热膨胀系数升高。(4)与1300℃烧成的试样相比,1340℃烧成的试样中有较多呈短柱状的堇青石晶粒,且气孔平均孔径较大。

以高岭土、滑石和氧化铝为主要原料采用生料一次烧结工艺制备低膨胀堇青石蜂窝陶瓷,研究了碱金属氧化物k2o和na2o(用r2o表示)含量对试样热膨胀系数、显气孔率和抗压强度的影响,并利用x射线衍射仪、扫描电镜分析了试样的物相组成和断面形貌。研究表明,r2o含量在0.22%以下时制备的堇青石蜂窝陶瓷的热膨胀系数可达0.56×10-6/℃,从0.22%增加到0.52%时,热膨胀系数增加到1.58×10-6/℃,显气孔率逐渐降低,而抗压强度增大;r2o含量为0.12%的基础配方试样主要由定向排列的片状堇青石晶粒构成,呈疏松多孔结构,气孔小,随着r2o含量的增加,气孔尺寸变大而数量减少。

蜂窝陶瓷用堇青石的研制

蜂窝陶瓷广泛应用于汽车尾气净化器载体、臭氧抑制催化剂载体、冶金工业的热交换和金属液的过滤等行业。堇青石因具有体积密度小、热膨胀系数小和结构较疏松等特点成为生产蜂窝陶瓷的首选材料。笔者概述了堇青石的结构、组成及应用,阐述了合成堇青石的原料、方法,以及介绍了合成堇青石的研究进展。

蜂窝陶瓷用堇青石

选取堇青石蜂窝陶瓷作为催化剂基体,制备了堇青石蜂窝陶瓷负载cumn/ceo2-al2o3催化剂,采用xrd、bet等方法对其进行了表征,测定了其催化分解o3的活性。结果表明,cumn/ceo2-al2o3催化剂具有良好的催化活性,对o3的稳定催化分解率可达94%以上。

选取球状堇青石蜂窝陶瓷作为催化剂基体,制备了cumn/zralti-堇青石蜂窝陶瓷催化剂,采用xrd、x射线光电子能谱(xps)、比表面积测定(bet)等分析方法对其进行了表征,测定了其催化湿式氧化含酚废水的活性及催化剂抗压强度、脱落率、cu2+溶出浓度等性能指标。实验结果表明:cumn/zralti-堇青石蜂窝陶瓷催化剂在反应温度220℃、压力5mpa、搅拌速率为600r/min时,催化湿式氧化反应300min,cod去除率可达94.6%;球状cumn/zralti-堇青石蜂窝陶瓷催化剂具有强度高、易装填、易更换、脱落率低等特点,cu2+溶出浓度低于国家排放标准,适合工业化处理含酚废水。

以潞安煤矸石为主要原料,辅以少量工业菱镁矿、滑石和成型助剂,制备出堇青石蜂窝陶瓷。用x-射线衍射仪(xrd)和扫描电镜(sem)分别表征了蜂窝陶瓷的物相组成和显微结构。结果表明样品由片状晶相和大量微孔组成,晶相主要为堇青石。考察了各影响因素对蜂窝陶瓷性能的影响,实验表明当总含液量约为30%、陈腐时间24h,煅烧温度1200～1300℃下保温4～6h时,蜂窝陶瓷载体的成型效果及性能较优。

对600孔/英寸2堇青石蜂窝陶瓷的制备、试验方法作了详细的论述。堇青石质蜂窝陶瓷引入以绿泥石作mgo的初始原料,挤出成型时利用高岭土的线状结构,通过模具细孔时,受到剪切力而发生取向降低膨胀系数,在陶瓷胚体中,添加增塑剂,采用动态控制的反应烧结技术脱塑,以实现微孔薄壁。

以拟薄水铝石为原料,hno3为胶溶剂,制备alooh溶胶,并对堇青石蜂窝陶瓷载体进行涂覆.研究了拟薄水铝石含量以及hno3的加入量对溶胶粘度、稳定性和涂层涂覆量的影响;比表面积法(bet法)测定堇青石蜂窝陶瓷载体涂层的比表面积;超声波振荡检测了氧化铝涂层的结合牢固度.结果表明,当拟薄水铝石质量分数为5%~8%,n(h+)/n(alooh)=0.06~0.10时,可制得稳定的溶胶,且随着拟薄水铝石含量或hno3加入量的增加,溶胶的粘度增加,涂层的涂覆量增大,拟薄水铝石含量对涂层的重现性及牢固度影响较小.

采用堇青石为主要原料,探讨了球磨时间、烧成温度和保温时间等工艺条件对多孔堇青石材料的孔径及其分布、气孔率、抗压强度和热膨胀特性等性能的影响规律。结果表明,在合适的工艺条件下,可获得平均孔径小于5um、膨胀系数低于1.60×10-6/℃、孔隙率和抗压强度分别大于50%和15mpa的多孔堇青石基体材料。

第26卷第4期 2008年12月 徐州师范大学学报(自然科学版) j.ofxuzhounormaluniv.(naturalscienceedition) vol.26,no.4 dec.,2008 收稿日期:2008-05-12 基金项目:江苏省高校自然科学基金资助项目(07kjb150112);徐州师范大学自然科学基金资助项目(07xla06) 作者简介:田久英(1973-),女,河北新城人,讲师,硕士,主要从事催化材料的研究. 堇青石蜂窝陶瓷载体涂层的制备研究 田久英,卢菊生,吴宏 (徐州师范大学化学化工学院,江苏徐州221116) 摘要:以拟薄水铝石为原料,hno3为胶溶剂,制备alooh溶胶,并对堇青石蜂窝陶瓷载体进行涂覆

选取球状堇青石蜂窝陶瓷作为催化剂基体,制备了堇青石蜂窝陶瓷负载cuo/ceo2-zro2/tio2催化剂,采用xrd、bet等方法对其进行了结构表征,测定了其催化湿式氧化含酚废水的活性及抗压强度、脱落率、cu2+溶出浓度等性能指标。结果表明,cuo/ceo2-zro2/tio2堇青石蜂窝陶瓷催化剂在反应温度180℃、压力5mpa、搅拌速率为600r/min时,催化湿式氧化反应200mincod去除率可达92.7%;球状堇青石蜂窝陶瓷cuo/ceo2-zro2/tio2催化剂具有强度高、易装填、易更换、脱落率低特点,cu2+溶出浓度低于环保排放标准,适合工业化处理含酚废水。

采用水热合成法，在堇青石蜂窝陶瓷载体上原位合成了ｚｓｍ５沸石和ａｎａｃｉｍｅ沸石，并用ｘｒｄ和ｓｅｍ等技术进行了表征．结果表明，当改变合成条件时，在堇青石表面可分别生长出厚度为３０～４０μｍ的ｚｓｍ５沸石和厚度为３０～１８０μｍ的ａｎａｃｉｍｅ沸石．随着凝胶中ｓｉｏ２／ａｌ２ｏ３比的增大和含水量的减少，在堇青石蜂窝陶瓷上生长的分子筛的量也增加．

堇青石蜂窝陶瓷以其优异的热性能和机械性能,在机动车尾气净化中广泛用作催化转化器载体、颗粒物捕集器等,是机动车尾气净化中的一类关键材料。随着尾气排放标准的日益严格,对堇青石蜂窝陶瓷的规格和性能提出了更高的要求。基于堇青石蜂窝陶瓷的挤出法生产,从工艺路线、原料规格、杂质元素的影响等方面入手,总结了国内外的研究现状,并探讨了进一步提高产品品质的可能途径,以提高中国堇青石蜂窝陶瓷产品的国际竞争力,促进相关产业的发展与进步。

选用3种不同的优质粘土、滑石及工业氧化铝,通过一定的工艺控制,在1390℃的烧成温度、保温4h的条件下,研制出纯度较高。结晶性较好,热膨胀系数(20～1000℃)分别为1.48×10-6,1.50×10-6/℃和1.54×10-6/℃,气孔率分别为15％,25％和33％的堇青石质蜂窝陶瓷载体。较低的热膨胀系数保证了载体有优异的抗热震性能,高的气孔率有利于后期催化剂的浸渍。实验表明:堇青石陶瓷成分的选择及杂质相的含量对于膨胀系数影响显著。

堇青石—钛酸铝蜂窝陶瓷的研制

本文介绍了堇青石质蜂窝陶瓷的超低热膨胀特点,分析了其超低热膨胀机理,阐述了影响堇青石质蜂窝陶瓷超低胀系数的主要工艺因素,指出制备超低热膨胀系数的堇青石质蜂窝陶瓷的主要途径。

以tio2/al2o3/堇青石蜂窝陶瓷为载体,以v2o5moo3wo3为活性组分,用于氨法选择性催化还原烟气中no的新型催化剂,并对该催化剂的活性性能和微观结构进行了评价和表征.同时,将该催化剂的活性性能与其它几种活性组分相同但载体、制备方法、结构不同的催化剂进行了对比.对比结果表明,该新型催化剂能取得最好的选择性催化还原氮氧化物催化性能.bet、ftir、xps表征实验结果表明,其高催化活性得益于大比表面积及大孔体积,而tio2/al2o3/堇青石蜂窝陶瓷载体及其制备方法对获得好的催化剂构型起了至关重要的作用.

分析了堇青石的特殊热膨胀性,详细叙述降低蜂窝陶瓷用堇青石热膨胀系数的各种途径,包括选择合理的化学组成,控制原料的种类,形貌,粒度,减少原料的杂质,选择合适的添加剂,以及烧成过程的控制等。

用硝酸溶液对堇青石质蜂窝陶瓷样品进行处理,以堇青石为第1载体,浸渍涂覆掺杂稀土离子的自制-γal2o3为第2载体,以增加堇青石质蜂窝陶瓷的比表面积.加入镧提高了催化剂的抗烧结性能,防止在高温条件下催化剂表面积的损失.分析了-γal2o3的负载量及其焙烧温度对堇青石比表面积的影响.运用xrd、bet、sem技术手段进行表征.

采用真空浸渍法,对多孔蜂窝陶瓷负载稀土复合金属氧化物la0.8sr0.2coo3的性能进行研究。利用xrd和sem对负载后载体的晶体结构和形貌进行表征分析。考察了浸渍时间、浸渍温度和浸渍次数对负载量的影响。实验结果表明:最佳的浸渍时间为60min;最佳浸渍温度为室温;浸渍次数越多负载量越大。