[发明专利]一种蜂窝陶瓷催化剂活性涂层及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种蜂窝陶瓷催化剂活性涂层的制备方法，具体涉及一种可应用于半封闭空间气体污染物如一氧化碳、一氧化氮等的催化净化等领域的蜂窝陶瓷催化剂的活性涂层的制备方法。属于催化剂材料制备技术领域。

背景技术

蜂窝陶瓷是一种由许多平行的细小孔道整齐分布，类似蜂窝状的一种蜂窝陶瓷材料，其具有耐高温和抗氧化等优点，常应用于整体式催化剂中作为催化剂的载体。但是通常蜂窝陶瓷的比表面积都比较小（例如堇青石蜂窝陶瓷载体的比表面积<1m²/g），不足以分散催化剂的活性组分。为了使催化剂活性组分能够在蜂窝陶瓷载体表面分布均匀且具有较好的催化性能，需要在蜂窝陶瓷的表面涂覆上一层活性涂层，该涂层应具有较大的比表面积足以分散催化剂的活性组分，同时与蜂窝陶瓷应有足够的结合强度以保证催化剂活性组分不流失，达到稳定催化剂组分的作用。因而寻找具有高比表面积且与蜂窝陶瓷载体结合力强的活性涂层，对蜂窝陶瓷催化剂催化性能的提高和催化稳定性的增强具有关键作用。

目前所使用的涂层材料主要成分为氧化铝，同时添加有其他的组分，如拟薄水铝石、二氧化钛、铈锆固溶体和表面活性剂等。不同的混合组分以及组分之间的比例对活性涂层的制备具有至关重要的影响。涂层制备过程主要涉及的步骤有：蜂窝陶瓷载体的预处理；浆料的制备；蜂窝陶瓷载体的浆料注入；多余浆料的去除以及涂覆浆料后蜂窝陶瓷载体的干燥和焙烧。从这可以看出涂层制备过程中最重要的是浆料的制备，需要选择合适的浆料组分以及调节合适的比例才能制备出能够具有高负载量、高结合强度和均匀稳定的活性涂层。中国专利CN1954916A公开了一种整体式催化剂活性涂层的制备方法，其将制备好的涂层材料，主要包含拟薄水铝石、氧化铝、氧化硅、稀土氧化物、碱土氧化物和过渡金属氧化物等，通过真空喷涂的方法涂覆到预处理后的整体式载体上，然后又经过真空抽提、干燥和焙烧处理得到了活性涂层。但其使用真空设备处理，使得涂层制备过程的成本增加，同时即使使用了真空技术，改方法得到的活性涂层负载量也仅在5-20 wt%。中国专利CN101653724A也公开了一种蜂窝陶瓷催化剂表面涂层的制备方法，采用浸渍方法将涂层浆料涂覆在堇青石蜂窝陶瓷表面，活性涂层的负载量仍然在20wt%以下。

发明内容

为了克服现有技术涂层负载量较低的不足，本发明提供了一种蜂窝陶瓷表面活性涂层的及其制备方法。

一种蜂窝陶瓷表面活性涂层，其特征在于，其浆料组分为氧化铝、拟薄水铝石、丙三醇、硝酸和去离子水。

所述的氧化铝由拟薄水铝石经500-600℃焙烧而成。

所述的拟薄水铝石组分为Al₂O₃·nH₂O，其中1≤n≤3。

一种蜂窝陶瓷表面活性涂层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1) 将丙三醇和去离子水混合后在搅拌器中充分搅拌至均匀；

(2) 将氧化铝和拟薄水铝石加入到上述溶液中充分搅拌，；

(3) 向上述搅拌的悬浊液中加入硝酸进行酸化处理，调节悬浊液的pH范围为3～4；

(4) 将蜂窝陶瓷反复浸渍在涂层浆料中，浸渍时间为10分钟，然后通过高压空气吹扫蜂窝陶瓷表面多余的涂层浆料；

(5) 将涂好的蜂窝陶瓷进行烘干焙烧处理即制得蜂窝陶瓷表面活性涂层。

所述丙三醇和去离子水的质量比为0.6:15～0.6:20，氧化铝和拟薄水铝石的总固含量与去离子水的比例为1:1.5～1:2，氧化铝和拟薄水铝石的比例为1:4～1:7。

所述的烘干焙烧处理条件为：120℃烘箱中干燥12小时，再在500℃马弗炉中焙烧4小时。

本发明中蜂窝陶瓷的负载量计算方法为: W= (m₁-m₀)/m₀ X 100%。

其中：W为蜂窝陶瓷负载量(%)，m₀为负载涂层之前的空白蜂窝陶瓷的质量(g)，m₁为负载涂层并焙烧后的蜂窝陶瓷质量(g)。