CN106830996A - 一种陶瓷载体、制备方法及在尾气净化催化剂中的应用 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种陶瓷载体，属于尾气催化净化技术领域，包括基体陶瓷和涂覆在所述基体陶瓷表面的疏水层，该疏水层可以渗透到整个基体陶瓷载体外壁内部，在进行贵金属溶液浸渍的时候，贵金属不能再进入基体陶瓷载体外壁，使得贵金属富集在起到催化作用的陶瓷载体孔道内壁，减少了贵金属的用量，且疏水层焙烧后分解无残留，该技术所得的陶瓷载体用于汽车尾气净化催化剂生产，可以有效节省贵金属用量3～5％，有效降低催化剂的成本。

Description

一种陶瓷载体、制备方法及在尾气净化催化剂中的应用
技术领域
本发明涉及尾气催化净化技术领域，尤其涉及一种陶瓷载体、制备方法及其在尾气净化装置中的应用。
背景技术
柴油机尾气排放中的PM造成大气污染。PM的组成主要有碳烟、机油、燃油的有机成分(SOF)、硫酸盐、灰分。使用柴油机颗粒物过滤装置(DPF)可将PM滤出；但是，PM会逐步积累在DPF的孔壁上，使得排气阻力增加，发动机动力性能下降，油耗增加，因此需要将附着在柴油机粒物过滤装置上的PM除去。
目前各催化剂厂家多数是将贵金属与无机氧化物涂层混合在一起进行湿法球磨，形成浆料后涂覆在陶瓷载体孔道内壁，或者是将贵金属以溶液的形式浸渍到已涂覆涂层的陶瓷载体孔道内壁，如公开号为CN1171683、CN105200480A以及CN103657637A等专利文献公开的方案。但是都存在贵金属用量多的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种外壁涂覆有疏水层的陶瓷载体，在进行贵金属溶液浸渍的时候，贵金属不能再进入基体陶瓷载体外壁，使得贵金属富集在起到催化作用的陶瓷载体孔道内壁，减少了贵金属的用量，且疏水层最终在催化剂焙烧的工序中可以分解无残留。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供了一种陶瓷载体，包括基体陶瓷和涂覆在所述基体陶瓷表面的疏水层。
优选地，所述疏水层由液态石蜡和丙烯酸乳液中的一种涂覆得到。
优选地，所述疏水层的涂覆量为100～200g/m2。
本发明还提供了上述技术方案所述的陶瓷载体的制备方法，包括以下步骤：
将疏水原料涂覆到基体陶瓷内表面，形成疏水层，得到陶瓷载体。
优选地，所述疏水原料包括液态石蜡或丙烯酸乳液。
优选地，所述涂覆后还包括：将所述涂覆有疏水物质的基体陶瓷进行干燥处理。
优选地，当所述疏水原料为液态石蜡时，所述干燥的温度为15～40℃；当所述疏水原料为丙烯酸乳液时，所述干燥的温度为80～120℃；所述干燥的时间独立地选自10～60min。
优选地，所述丙烯酸乳液的质量浓度为25～45％。
优选地，所述疏水原料的涂覆量为150～250g/m2。
本发明还提供了上述技术方案所述的陶瓷载体或上述技术方案所述制备方法得到的陶瓷载体在尾气净化催化剂中的应用。
本发明提供的一种陶瓷载体，在基体陶瓷外壁涂覆有疏水层，该疏水层可以渗透到整个基体陶瓷外壁内部，在进行贵金属溶液浸渍的时候，贵金属不能再进入基体陶瓷外壁，使得贵金属富集在起到催化作用的陶瓷载体内壁，减少了贵金属的用量，且疏水层易焙烧分解无残留，该技术所得的陶瓷载体用于汽车尾气净化催化剂生产，可以有效节省贵金属用量3～5％，有效降低催化剂的成本。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1为本发明实施例1得到的陶瓷载体与未涂覆疏水层的陶瓷载体中贵金属的分布状态。
具体实施方式
本发明提供了一种陶瓷载体，包括基体陶瓷和涂覆在所述基体陶瓷表面的疏水层。
在本发明中，对所述陶瓷基体的种类没有任何特殊的限制，采用本领域技术人员熟知的陶瓷基体种类即可；在本发明实施例中陶瓷基体优选为堇青石。
在本发明中，对所述陶瓷基体的形状没有任何特殊的限制。
在本发明中，所述疏水层涂覆在所述基体陶瓷的外表面。
在本发明中，所述疏水层优选由液态石蜡和丙烯酸乳液中的一种涂覆得到。本发明对所述基体陶瓷、石蜡和丙烯酸乳液的来源没有任何特殊的限制，采用本领域技术人员熟知的市售商品即可。
在本发明中，所述疏水层的涂覆量优选为100～200g/m2，更优选为120～180g/m2，最优选为150～160g/m2。
本发明还提供了上述技术方案所述的陶瓷载体的制备方法，包括以下步骤：
将疏水原料涂覆到基体陶瓷内表面，形成疏水层，得到陶瓷载体。
在本发明中，所述疏水原料优选包括液态石蜡或丙烯酸乳液。
在本发明中，所述丙烯酸乳液的质量浓度优选为25～45％，更优选为30～40％，最优选为34～38％。
本发明中对所述液态石蜡的来源没有任何特殊的限制，采用本领域技术人员熟知的市售商品即可；在本发明实施例中优选采用石蜡加热熔融得到，所述石蜡的加热熔融温度优选为100～120℃，更优选为105～115℃，最优选为108～112℃。
在本发明中，所述疏水原料的涂覆量优选为150～250g/m2，更优选为180～220g/m2，最优选为190～200g/m2。
本发明对所述涂覆的方式没有任何特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的涂覆手段即可；在本发明实施例中优选采用丝网印刷机器进行涂覆，所述丝网印刷机器参数设置为：接入的气体压力0.2MPa，印刷速度3个/min。
涂覆完成后，本发明优选将涂覆有疏水物质的基体陶瓷进行干燥处理。在本发明中，当所述疏水原料为液态石蜡时，所述干燥的温度优选为15～40℃，更优选为20～35℃，最优选为25～30℃；当所述疏水原料为丙烯酸乳液时，所述干燥的温度优选为80～120℃，更优选为90～110℃，最优选为95～100℃。在本发明中，所述干燥的时间独立地优选为10～60min，更优选为30～50min，最优选为40～45min。
本发明还提供了上述技术方案所述的陶瓷载体或上述技术方案所述制备方法得到的陶瓷载体在尾气净化催化剂中的应用。
本发明提供的一种陶瓷载体，在基体陶瓷外壁涂覆一层疏水层，该疏水层可以渗透到整个基体陶瓷载体外壁内部，在进行贵金属溶液浸渍的时候，贵金属不能再进入基体陶瓷载体外壁，使得贵金属富集在起到催化作用的陶瓷载体孔道内壁，减少了贵金属的用量，且疏水层最终在催化剂焙烧的工序中可以分解无残留，该技术所得的陶瓷载体用于汽车尾气净化催化剂生产，可以有效节省贵金属用量3～5％，有效降低催化剂的成本。
下面结合实施例对本发明提供的陶瓷载体、制备方法及在尾气净化催化剂中的应用进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。
实施例1
将石蜡置于容器内，加热至100℃，待石蜡完全融化后，将其倾倒在长条形容器内，基体陶瓷端面水平，自容器上方向下，至外表面与石蜡液面接触后开始转动，最终在基体陶瓷的外表面均匀的涂上一层很薄的石蜡膜。石蜡涂覆量为150g/m2。将刷涂完成的陶瓷载体竖放，于40℃下环境中静置干燥60min即可。
选取2批共20个直径为118.4mm，高度为100mm的空白载体，体积为1.1L，载体重量均为460±1g；
第一批共10个载体，未在载体外壁上涂覆疏水物质，将其浸泡在水溶液中，待其吸附饱和之后取出，将孔道中多余的水分用0.2MPa负压空气吹出，测得其吸水量平均为115g；
第二批共10个载体，以质量浓度为25％的丙烯酸乳液对基体陶瓷的外表面进行刷涂，刷涂后载体增重量为8g，约210g/m2。再将刷涂完成的陶瓷载体竖放在烘箱内，80℃温度下烘干10min。之后再将其浸泡在水溶液中，待其吸附饱和之后取出，将孔道中多余的水分用0.2MPa负压空气吹出，测得其吸水量平均为110g；
两者进行比较得出，载体外壁吸附的溶液占总溶液的4.3％，而这一部分是不起任何催化作用的，因此在催化剂生产贵金属浸渍这一工序，刷涂疏水物质可以节约4.3％的贵金属。
对本实施例得到的陶瓷载体与未涂覆疏水层的陶瓷载体表面贵金属分布状态如图1所示，本实施例得到的陶瓷载体是疏水层表面没有吸附贵金属，使用的贵金属用量少。
实施例2
将质量浓度为25％的丙烯酸乳液倒入丝网印刷机器上的装料容器中，将基体陶瓷放在装料容器下方的指定位置，开启机器，对基体陶瓷的外表面进行刷涂，刷涂后载体增重量为200g/m2。再将刷涂完成的陶瓷载体竖放在烘箱内，80℃温度下烘干10min即可。
实施例3
将质量浓度为40％的丙烯酸乳液倒入丝网印刷机器上的装料容器中，将基体陶瓷放在装料容器下方的指定位置，开启机器，对基体陶瓷的外表面进行刷涂，刷涂后载体增重量为180g/m2。再将刷涂完成的陶瓷载体竖放在烘箱内，120℃温度下烘干0.5小时即可。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种陶瓷载体，其特征在于，包括基体陶瓷和涂覆在所述基体陶瓷表面的疏水层。
2.根据权利要求1所述的陶瓷载体，其特征在于，所述疏水层由液态石蜡和丙烯酸乳液中的一种涂覆得到。
3.根据权利要求2所述的陶瓷载体，其特征在于，所述疏水层的涂覆量为100～200g/m2。
4.权利要求1～3任意一项所述的陶瓷载体的制备方法，包括以下步骤：
将疏水原料涂覆到基体陶瓷内表面，形成疏水层，得到陶瓷载体。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述疏水原料包括液态石蜡或丙烯酸乳液。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述涂覆后还包括：将所述涂覆有疏水物质的基体陶瓷进行干燥处理。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，
当所述疏水原料为液态石蜡时，所述干燥的温度为15～40℃；
当所述疏水原料为丙烯酸乳液时，所述干燥的温度为80～120℃；
所述干燥的时间独立地选自10～60min。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述丙烯酸乳液的质量浓度为25～45％。
9.根据权利要求5、7或8所述的制备方法，其特征在于，所述疏水原料的涂覆量为100～200g/m2。
10.权利要求1～3任意一项所述的陶瓷载体或权利要求4～9任意一项所述制备方法得到的陶瓷载体作为催化剂载体的应用。
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