[发明专利]嵌入六铝酸盐的氧化铝复合涂层及其制备方法

说明书

技术领域

 本发明涉及一种嵌入六铝酸盐的氧化铝复合涂层及其制备方法，属于氧化铝复合涂层的制备技术领域。

背景技术

氧化铝可广泛地用作隔热涂层、耐高温涂层、耐磨涂层、绝缘涂层和结构催化剂涂层，针对不同的用途需要进行适当的改性。当作为催化剂载体时，氧化铝在高温和有水蒸汽条件下的热稳定性严重影响催化剂使用寿命。在催化领域，结构材料又称结构载体也常用于处理高温、高空速的烃类燃烧和汽车尾气净化，这就要求其上涂覆的氧化铝涂层具有高的热稳定性和机械稳定性（即氧化铝与结构材料之间的粘附性）。

目前单一或多组分添加剂的引入是改善氧化铝热稳定性的重要手段之一。Ozawa等用浸渍法制备了不同金属离子（稀土金属离子：La³⁺，Ce³⁺，Sm³⁺，Gd³⁺，Dy³⁺，Yb³⁺，Y³⁺和碱土金属离子：Ba²⁺，Sr²⁺，Ca²⁺等）掺杂的氧化铝载体。该改性后的氧化铝载体经过1200℃煅烧后仍能保持较高比表面积，结果表明稀土和碱土金属离子的引入均对氧化铝的热稳定性有良好的改善，其中以La³⁺效果最佳。在此基础上，继续采用浸渍法将稀土金属离子La³⁺和过渡金属离子Cu²⁺同时引入氧化铝中，并分别考察了该催化剂对一氧化氮和碳氢化合物消除反应性能的影响。结果表明，Cu²⁺：La³⁺：Al³⁺摩尔比为10：5：200的组成对NO和C₃H₆的消除均具有良好的催化活性和高温稳定性，但很难避免催化剂各组分之间发生复杂的固相反应，引起催化剂活性组分之间的聚集或者催化剂热失活。Kang等分别使用浸渍法和机械混合法制备了BaO/Al₂O₃催化剂，均在一定程度上抑制了高温下γ-Al₂O₃到α-Al₂O₃的转变，有利于稳定性的提高。目前，利用添加剂来改性氧化铝的研究仍普遍采用固相反应法和浸渍法，这使得添加剂本身及添加剂和氧化铝之间分散不均匀，添加剂和氧化铝之间的相互作用较弱，在后续高温煅烧和恶劣的使用条件下易导致掺杂离子流失，甚至迁移聚集形成大的晶粒，从而对氧化铝稳定性改善的程度有限。因此，有必要使用高温稳定的多元复合型金属氧化物添加剂来改善掺杂组分的热稳定性，并且通过一种新方法加强添加剂与氧化铝和结构载体之间的作用，从而提高氧化铝涂层的热稳定性和机械稳定性。

目前尚未见到过引入高温稳定的复合氧化物六铝酸盐来改善氧化铝热稳定性的文献报道。因此，本专利首次提出一种在结构材料上涂覆的嵌入六铝酸盐的氧化铝复合涂层的制备方法。六铝酸盐是具有较大纵横比的六方层状结构，晶体生长的各向异性使得其在高温下能够保持高的比表面积和热稳定性。其结构简式AAl₁₂O₁₉中的A位离子可以由碱金属、碱土金属或者稀土金属离子构成，Al可以部分被过渡金属离子（如Cr³⁺、Mn³⁺、Fe³⁺、Co²⁺、Ni²⁺、Cu²⁺等）同晶取代，从而使其具有高温催化活性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种嵌入六铝酸盐的氧化铝复合涂层及其制备方法，该方法制得的复合涂层可以加强载体材料与氧化铝以及与活性组分之间的相互作用，提高氧化铝涂层的热稳定性和机械稳定性。其制备方法过程简单。