[发明专利]一种互嵌合氮氧化物还原载体涂层的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种互嵌合氮氧化物还原载体涂层的制备方法，应用于汽车尾气的SCR、POC、DOC和DPF等后处理行业。

背景技术

当前，全球面临能源和环境的综合挑战。在传统汽车的排放达标的技术手段选择方面，人们仍然面临不少的难题，例如，如何选择后处理的载体和催化剂等方面。

后处理载体是构成车用后处理平台的关键因素，截止到目前为止，在后处理载体方面绝大多数是进口的陶瓷载体，这种陶瓷载体的机械强度稍差，不太适应于中国的实际情况；同样，成熟的金属载体也是被国外的技术和专利垄断，成为制约中国后处理产业发展的关键因素。

与陶瓷载体相比，金属载体的优点主要有：（1）比表面积大，孔壁更薄、孔隙率更高；（2）抗震性能好，金属具有一定的延展性，具有更高的抗热冲击性和机械强度，与壳体热膨胀情况相当，容易匹配和安装，使用寿命长。（3）起燃速度更快，金属载体热容小、热导率高、能确保催化剂的快速启动。

然而，金属载体由于本身材质的原因，其热膨胀系数等理化性质与催化剂、活化剂等无机固体材料具有较大的差异，这就导致金属载体在负载活性层和催化层时难以达到比拟陶瓷载体的结合强度。尤其在后处理载体的使用过程中，在高温恶劣环境下以及冷热冲击情况下，无机涂层与金属载体本身非常容易发生分离、脱落的情况。造成涂覆困难、工艺复杂、费料较多、易脱落、后处理性能不稳定、处理器寿命短等诸多问题。

经过检索发现有很多与金属载体、涂层相关的专利存在，例如，专利申请号为200810218986.4的‘摩托车尾气催化剂金属载体过渡层的涂覆方法’中，使用水铝石和硝酸镁配制成一种过渡层处理液，然后将经过预处理的金属载体浸入处理液中涂覆、高温烧结得到一种过渡层；专利申请号为200610165094.3的‘一种高比表面积三氧化二铝涂层制备方法及用该方法制备的涂层和金属载体三效催化器’中，采用三氧化二铝研磨后加入醇类配制成浆料，涂覆在金属载体表面，后经过干燥、焙烧、老化处理得到三氧化二铝涂层；申请号为201210120731.0的‘一种用于固态尿素水解制氨的催化剂涂层及其制备方法’中，采用溶胶凝胶法在铁铬铝合金载体上制备了TiO₂-Al₂O₃涂层；等等。没有与本专利申请项相同或者近似的专利存在。

发明内容

本发明的目的在于提供一种互嵌合氮氧化物还原载体涂层的制备方法，其针对现有的金属载体应用过程中存在的难涂覆和易脱落的问题，采用水性铝银浆材料和无机涂层浆料参与到中间过渡层的制备之中，一方面铝银浆材料与金属载体表面结合紧密，水性体系环保、无污染；另一方面氧化铝凝胶浆料含有大量的氧化铝活性材料，具有高比表面积，催化剂负载其上与之结合能够提升催化活性。金属的铝的热膨胀系数为23.8（单位为10^-6/℃，下同），氧化铝的热膨胀系数为8.8，采用铝银浆材料作为过渡层，在经过热处理后，可以使铝银浆层转变成铝和氧化铝的复合材料，进而使该层的热膨胀系数接近于不锈钢材料的11，使铝银浆涂层，此外，采用该方法制备的载体涂层能够显著改善金属载体与无机涂层之间的热失配问题，提升了涂层在经受冷热冲击时的抗脱落能力，增加了使用寿命，具有很高的实用价值；改善金属纤维载体和活性催化涂层之间的粘接强度和结合力，提高催化剂涂层的活性，减少脱落，提高后处理器的使用寿命，从而降低维护和更换成本。

本发明的技术方案是这样实现的：一种互嵌合氮氧化物还原载体涂层的制备方法，其特征在于具体步骤如下：通过对金属纤维载体进行①预处理②涂覆铝银浆层③喷氧化铝+钛钨粉④烧结⑤涂覆钒催化剂⑥烧结工艺过程制备一种能够用于氮氧化物还原的载体互嵌合涂层；

其中载体预处理是指通过物理、化学、电化学手段除去金属载体表面的氧化层、钝化层、油脂、污渍等的制备方法，前处理工艺包括打磨，抛丸，电化学除油、抛光，酸洗，脱脂等。

其中所用铝银浆可在市场中采购，以非浮型铝银浆为佳，如S-5035型号铝银浆，其粒径应在100~400目之间。