技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及陶瓷材料，尤其涉及一種低成本的片狀蜂窩陶瓷汽車尾氣凈化材料及其制備方法。
技術(shù)背景
機(jī)動(dòng)車污染已成為我國空氣污染的重要來源，是造成灰霾和光化學(xué)煙霧污染的重要原因。汽車尾氣主要為氮氧化物(NOx)、碳?xì)浠衔?HC)、一氧化碳(C0)、顆粒物等，已成為主要的大氣污染物，因此，解決空氣污染問題的重中之重即是解決汽車尾氣污染問題。
汽車尾氣凈化器主要由殼體、載體和催化劑3部分組成，其中催化劑的選擇非常重要。三效催化劑是指能同時(shí)去除NOx、HC、CO這三種主要污染物的催化劑，大量試驗(yàn)研究表明，稀土鈣鈦礦催化劑La-Sr-Co-O為三效催化劑，并且對汽車尾氣的催化效果較好。祝杰在其碩士學(xué)位論文《堇青石蜂窩陶瓷負(fù)載La-Sr-Co-O對汽車尾氣催化性能的研究》中采用堇青石蜂窩陶瓷作為載體，La-Sr-Co-O鈣鈦礦型復(fù)合氧化物作為催化劑活性成分，制備了整體式汽車尾氣催化劑，但是其制備的陶瓷載體耐熱性能還不夠高，并且整體式催化劑一旦損壞需要整體更換，浪費(fèi)資源的同時(shí)還增加了使用成本。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
針對以上不足，本發(fā)明的目的是提供一種耐高溫、使用壽命長、又能保證資源合理利用的片狀蜂窩陶瓷及其制備方法。
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題采用以下的技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：
1. 一種低成本的片狀蜂窩陶瓷汽車尾氣凈化材料，其特征在于，由以下重量份的原料制成：
稀土尾砂15-20，堇青石 20-25，黏土 1-3，膨潤土1-3，ZrO2粉5-10，CrO2粉5-10，滑石粉10-15，聚四氟乙烯粉1-3，碳酸鎂3-5，碳酸鈉 4-8，硬脂酸5-10，1 mol/L HNO3溶液適量，納米氧化鋁溶膠50-60，1 mol/L La(NO3)3 1-3，1 mol/L Sr(NO3)2 1-2，1 mol/L Co(NO3)20.5-1、1 mol/L檸檬酸2-6，去離子水100-200；
所述納米氧化鋁溶膠的固含量為20%-25%，所述稀土尾砂化學(xué)組成含有 SiO2 76.54 -77.10wt％、Al2O3 17.5 -18.06wt％、Fe2O3 1.98 -2.11wt％、TiO2 0.38-0.46wt％、K2O 1.21-1.58wt％、Na2O 0.43-0.49wt％、CaO 0.22-0.28wt％、MgO 1.18-1.33wt％。
2. 所述的一種低成本的片狀蜂窩陶瓷汽車尾氣凈化材料及其制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
a. 片狀蜂窩陶瓷的制備:
取稀土尾砂、堇青石、膨潤土、黏土、ZrO2粉、CrO2粉、聚四氟乙烯粉、滑石粉、碳酸鎂和碳酸鈉進(jìn)行球磨、混料、粉碎至200 -500 目后，加入硬脂酸、50-60份去離子水混合均勻，陳腐 20-25 h得到泥料；將泥料放入真空煉泥機(jī)中進(jìn)行煉泥后，再放入擠壓成型機(jī)中成型后切割為3-5cm的板狀試樣；100-150℃下烘干試樣后放入煅燒爐中，1200-1500℃下保溫1-4h，冷卻出爐。
b. 片狀蜂窩陶瓷的預(yù)處理：
水洗步驟a得到的堇青石蜂窩陶瓷板狀試樣后，用HNO3溶液浸泡20-30 h，之后用清水超聲10-30 min后干燥；
c. 納米氧化鋁溶膠和La-Sr-Co-O催化劑的涂覆：
將步驟b所得板狀試樣浸入納米氧化鋁溶膠和La-Sr-Co-O前驅(qū)體溶液的混合液中，20-60min后取出，用洗耳球吹除板狀試樣孔道殘留的混合液，50-100℃下干燥10-15h，500-1000℃下焙燒3-8h，重復(fù)3-5次。
3. 所述的La-Sr-Co-O前驅(qū)體溶液由所述的1 mol/L La(NO3)3，1 mol/L Sr(NO3)2，1 mol/L Co(NO3)2、1 mol/L檸檬酸溶液混合而成。
本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明利用耐高溫、耐磨損和耐腐蝕的惰性無機(jī)材料ZrO2粉和CrO2粉來強(qiáng)化蜂窩陶瓷載體的綜合性能，使蜂窩陶瓷載體具有抗壓強(qiáng)度高、耐高溫、化學(xué)穩(wěn)定性好、抗腐蝕能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)；進(jìn)一步地，利用水溶性碳酸鈉來提高陶瓷載體的孔隙率；將納米氧化鋁溶膠和La-Sr-Co-O前驅(qū)體溶液混合后對陶瓷載體進(jìn)行浸泡，增加了La-Sr-Co-O催化劑與載體的結(jié)合力，延長其使用壽命；將蜂窩陶瓷載體制成片狀型，方便了安裝和更換，同時(shí)節(jié)約成本，促進(jìn)了資源的充分利用，符合當(dāng)下綠色環(huán)保的趨勢，具有更廣闊的應(yīng)用前景和市場價(jià)值；原料配合添加稀土尾砂，充分利用了資源，降低原料成本，有利于節(jié)能減排。
具體實(shí)施方式
為了使本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。
實(shí)施例
一種低成本的片狀蜂窩陶瓷汽車尾氣凈化材料，其特征在于，由以下重量份的原料制成：
稀土尾砂20，堇青石 20，黏土3，膨潤土3，ZrO2粉5，CrO2粉5，滑石粉10，聚四氟乙烯粉3，碳酸鎂3，碳酸鈉 4，硬脂酸8，1 mol/L HNO3溶液適量，納米氧化鋁溶膠50，1 mol/L La(NO3)3 3，1 mol/L Sr(NO3)2 2，1 mol/L Co(NO3)2 1、1 mol/L檸檬酸2，去離子水200；
所述納米氧化鋁溶膠的固含量為20%-25%，所述稀土尾砂化學(xué)組成含有 SiO2 76.54 -77.10wt％、Al2O3 17.5 -18.06wt％、Fe2O3 1.98 -2.11wt％、TiO2 0.38-0.46wt％、K2O 1.21-1.58wt％、Na2O 0.43-0.49wt％、CaO 0.22-0.28wt％、MgO 1.18-1.33wt％。
所述的一種低成本的片狀蜂窩陶瓷汽車尾氣凈化材料及其制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
a. 片狀蜂窩陶瓷的制備:
取稀土尾砂、堇青石、膨潤土、黏土、ZrO2粉、CrO2粉、聚四氟乙烯粉、滑石粉、碳酸鎂和碳酸鈉進(jìn)行球磨、混料、粉碎至200 -500 目后，加入硬脂酸、50-60份去離子水混合均勻，陳腐 20-25 h得到泥料；將泥料放入真空煉泥機(jī)中進(jìn)行煉泥后，再放入擠壓成型機(jī)中成型后切割為3-5cm的板狀試樣；100-150℃下烘干試樣后放入煅燒爐中，1200-1500℃下保溫1-4h，冷卻出爐。
b. 片狀蜂窩陶瓷的預(yù)處理：
水洗步驟a得到的堇青石蜂窩陶瓷板狀試樣后，用HNO3溶液浸泡20-30 h，之后用清水超聲10-30 min后干燥；
c. 納米氧化鋁溶膠和La-Sr-Co-O催化劑的涂覆：
將步驟b所得板狀試樣浸入納米氧化鋁溶膠和La-Sr-Co-O前驅(qū)體溶液的混合液中，20-60min后取出，用洗耳球吹除板狀試樣孔道殘留的混合液，50-100℃下干燥10-15h，500-1000℃下焙燒3-8h，重復(fù)3-5次。
所述的La-Sr-Co-O前驅(qū)體溶液由所述的1 mol/L La(NO3)3，1 mol/L Sr(NO3)2，1 mol/L Co(NO3)2、1 mol/L檸檬酸溶液混合而成。
經(jīng)檢測：
對CO催化效率≥90%。