[发明专利]孔内带有晶须或棒晶的多孔材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种多孔材料及其制备工艺，尤其是一种孔内带有晶须或棒晶的Ti₂AlO₅基多孔复合材料及其制备方法，属于材料合成与加工领域。

背景技术

当今，减少汽车尾气排放保护环境是全球范围内关注的焦点。目前，对汽车尾气净化用的催化剂载体材料主要有陶瓷和金属两类。为了固定催化剂，通常在载体表面均匀地涂覆一层高比表面积的γ-Al₂O₃涂层，然后再把贵金属活性催化剂成分附载在其表面上。对于金属载体，因为γ-Al₂O₃涂层与金属基体的热膨胀系数有较大的差异，易使涂层和催化剂从载体上脱落，从而失去催化净化效果。而对于陶瓷载体，得到广泛应用的是堇青石和碳化硅陶瓷载体材料，其结构是蜂窝状，称为蜂窝陶瓷载体。因为堇青石载体材料的热导率低、强度不足，导致汽车冷启动时催化剂起燃慢，且汽车行驶颠簸时容易破碎。碳化硅载体材料尽管热导率高，强度高，耐高温性好，但线涨系数大，耐热冲击性差。加之目前催化剂载体的制备工艺，使得催化剂载体的壁面均为光滑平直的，不利于催化剂的负载。因此，目前在用的催化剂载体从材料自身的性能到载体的制备工艺，都难以满足日益严苛的汽车尾气排放技术要求，开发性能优异的载体材料及孔型理想的制备工艺具有重要意义。

钛酸铝(Al₂TiO₅)材料是集低膨胀系数和高熔点为一体的陶瓷材料，且具有抗渣、耐蚀、耐碱和对多种金属及玻璃的不浸润的特点，被广泛应用于抗热震、耐高温、耐磨损、抗腐蚀、抗碱等条件苛刻的环境，特别是要求高抗热震的场合。中国专利CN200780045679.4发明了一种Al₂TiO₅质蜂窝状陶瓷的制造方法，此方法是以TiO₂和Al₂O₃粉末为原料制成坯体后进行烧结，得到直通孔的Al₂TiO₅质蜂窝陶瓷载体。日本专利2005-519834和WO2005/018776，公开了通过调整TiO₂和Al₂O₃粉末的配比、加入添加剂等，抑制Al₂TiO₅的热分解，提高抗压强度的技术。中国专利公开号CN101607830A公开了一种纤维增强钛酸铝复合材料以及制品的制备方法，它直接以α-Al₂O₃和钛黄粉为原料采用反应烧结法合成钛酸铝，并在配合料中加入防止钛酸铝分解的稳定剂和起增强作用的莫来石纤维，提高了材料的强度。中国专利申请号200980115069.6发明了一种钛酸铝自身为多孔质的新型多孔质钛酸铝，该方法通过多孔质钛酸铝粉体本身烧结，从而形成更加多孔质的钛酸铝烧结体。中国专利申请号200910180843.3发明了一种氮化铝/碳化硅/钛酸铝多孔陶瓷及其制备方法，采用氮化铝、碳化硅、钛酸铝为原料，通过添加石蜡，制备了孔隙率60-80％的多孔陶瓷，提高了材料的隔热能力。中国专利申请号200810136970.9公布了一种氧化铝/钛酸铝多孔陶瓷及其制备方法，此方法通过采用纳米级氧化铝、氧化钛粉体原料烧结得到多孔氧化铝/钛酸铝复合多孔陶瓷材料。

上述专利虽然通过不同方法合成Ti₂AlO₅多孔材料，并制成了不同孔型的多孔材料。但纯粹的Al₂TiO₅陶瓷材料壁面相对光滑，很难满足汽车尾气净化器载体在负载催化剂时要求高的比表面积及良好的催化转化效果的要求。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种孔内带有纳米级晶须或棒晶的Al₂TiO₅基多孔复合材料以及具有这种孔结构的复合材料的制备方法，这种复合材料内部的孔洞壁面上长有径向尺寸为纳米级的TiAl和Al₂O₃晶须或棒晶，有利于催化剂涂层与孔壁的结合，更能提高孔洞的比表面积，有利于用于催化剂载体时的催化和转化。