[發(fā)明專利]一種整體式催化劑活性涂層的涂敷方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510403899.6
• 申請(qǐng)日: 2015-07-10
• 公開（公告）號(hào): CN104998697B
• 公開（公告）日: 2017-07-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 何丹農(nóng);袁靜;趙昆峰;蔡婷;高振源;楊玲;金彩虹
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海納米技術(shù)及應(yīng)用國家工程研究中心有限公司
• 主分類號(hào): B01J37/02
• 分類號(hào): B01J37/02;B01J21/16;B01J32/00;B01J23/89
• 代理公司: 上海東方易知識(shí)產(chǎn)權(quán)事務(wù)所31121
• 代理人: 唐莉莎

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種整體式催化劑活性涂層的涂敷方法，具體地說涉及堇青石蜂窩載體上涂覆大比表面積活性涂層γ-Al₂O₃的涂覆方法。

背景技術(shù)

整體式催化劑是指那些具有很多狹窄、直的、或是彎曲的平行通道的整體式結(jié)構(gòu)催化劑，因具有效率高、能耗低、機(jī)械強(qiáng)度大等優(yōu)點(diǎn)已廣泛應(yīng)用在汽車尾氣、能量生產(chǎn)、汽車制造、污染控制和化工過程等領(lǐng)域。整體式催化劑一般由載體、涂層和活性組分等三個(gè)部分組成。一般選用耐高溫的陶瓷和金屬合金為載體。金屬載體由于其抗高溫氧化性能、高溫水熱穩(wěn)定性等問題還有待進(jìn)一步提高，目前更多的使用蜂窩陶瓷作為載體。陶瓷類載體材料主要有剛玉、堇青石、富鋁紅柱石、ZrO₂、TiO₂、SiC、鈦酸鋁以及硅酸鎂等。其中，堇青石（2MgO·2Al₂O₃·5SiO₂）是使用最多的一種整體式催化劑載體材料。盡管堇青石具有豐富的孔道結(jié)構(gòu)，較高的機(jī)械強(qiáng)度、耐沖擊、熱穩(wěn)定性能好等優(yōu)點(diǎn)，但由于其孔道內(nèi)表面的比表面積較小、附著力較小，因此，在實(shí)際應(yīng)用中，為保證能夠均勻穩(wěn)定的涂覆更多活性組分，常需要將堇青石載體表面均勻涂覆高表面積的活性涂層。γ-Al₂O₃因其具有比表面積大、孔道結(jié)構(gòu)豐富，以及更易于附著活性組分的表面等優(yōu)點(diǎn)，是最常用的活性涂層。

將氧化鋁制備成合適的漿料涂覆到蜂窩載體上是現(xiàn)階段應(yīng)用最廣泛的涂覆氧化鋁活性涂層的方法。為保證涂覆均勻及涂覆率高，需要將漿料制備成分散均勻、具有合適粘度和流動(dòng)性的膠體。但目前已有涂覆技術(shù)中制備涂層的原料復(fù)雜，需引入更多粘結(jié)劑或者分散劑，制備的漿料往往存在粘度和流動(dòng)性較差，涂覆不均勻，涂覆量少等缺點(diǎn)，在涂覆之前還需對(duì)蜂窩陶瓷載體進(jìn)行預(yù)處理等。如專利CN1954916A 公開了一種整體式催化劑活性涂層的制備方法，選用擬薄水鋁石、氧化鋁、氧化硅、稀土氧化物、堿土氧化物和過渡金屬氧化物等為原料，采用真空噴涂技術(shù)涂覆到預(yù)處理后的載體上，經(jīng)真空抽提、干燥和焙燒處理等多部步驟后得到活性涂層。不難看出，上述工藝操作復(fù)雜，大大增加制備成本。專利CN 102989524 A中公開了其漿料組分為氧化鋁、擬薄水鋁石、丙三醇、硝酸和去離子水。其中氧化鋁和擬薄水鋁石的質(zhì)量比為1:4～1:7，總固含量與水的質(zhì)量比為1:1.5～1:2，丙三醇與水的質(zhì)量比為 0.6:15～0.6:20。所得漿料經(jīng)反復(fù)浸漬載體（浸漬時(shí)間為 10 分鐘）、高壓空氣吹掃蜂窩陶瓷表面多余的涂層漿料，后經(jīng)烘干焙燒處理即制得蜂窩陶瓷表面活性涂層。該專利中引入了更多的黏結(jié)劑，同時(shí)引入有機(jī)添加劑丙三醇，經(jīng)更長的浸漬時(shí)間（10分鐘）所得活性涂層的負(fù)載量均低于22%。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)目前技術(shù)中漿料粘度及流動(dòng)性難以控制、涂覆不均勻、涂覆率低的諸多問題，本發(fā)明提供一種制備簡(jiǎn)單、均勻、高擔(dān)載率的涂覆技術(shù)，可將活性涂層γ-Al₂O₃成功涂覆到菁青石載體上，該技術(shù)并能應(yīng)用到大載體（比如10cm*10cm*10cm）的均勻涂覆上。通過涂覆前后質(zhì)量對(duì)比和SEM表征發(fā)現(xiàn)，本專利中活性涂層負(fù)載量高，且涂覆均勻。本發(fā)明僅采用擬薄水鋁石作為原料，采用焙燒處理后，通過簡(jiǎn)單的調(diào)配漿料，攪拌一定時(shí)間，并經(jīng)兩次短時(shí)間浸漬、空壓機(jī)吹等步驟即可得到涂覆均勻的菁青石載體材料。

一種整體式催化劑活性涂層的涂敷方法，其特征在于，漿料制備過程中不引入有機(jī)粘結(jié)劑和分散劑，利用去離子水為分散劑，加入少量擬薄水鋁石，通過控制酸堿度調(diào)節(jié)漿料粘度和流動(dòng)性；所述方法包括以下步驟：

第一步，將擬薄水鋁石在馬弗爐中焙燒，焙燒溫度為550℃，焙燒時(shí)間為4-6 h，即為γ-Al₂O₃；

第二步，稱取一定量的擬薄水鋁石和γ-Al₂O₃分散于一定量的去離子水中，使用濃硝酸調(diào)節(jié)pH值，硝酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)為65%，攪拌一段時(shí)間；

第三步，取部分上述漿料于蒸發(fā)皿中，將堇青石載體一半浸漬于該漿料中，浸漬5-10 s，取出，沿著浸漬方向使用空壓機(jī)吹掃，將多余的漿料吹出，之后繼續(xù)將另一半繼續(xù)浸漬漿料，使用空壓機(jī)吹掃，至多余的漿料全部吹出，室溫下擱置數(shù)分鐘；

第四步，將上述涂覆好的載體置于50℃鼓風(fēng)干燥箱中，烘干；