CN108620068A - 用于回收汽车尾气的原料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种用于回收汽车尾气的原料及其制备方法，涉及功能性陶瓷材料技术领域，上述原料主要由尾气催化材料、吸附材料、稀土矿物材料、粘结材料、无机非金属材料和磁性材料组成。上述原料以吸附材料为吸附体，将汽车尾气吸附到其表面，以尾气催化材料为功能组分，将吸附的汽车尾气降解掉，同时，无机非金属材料、磁性材料和吸附材料在功能上相互促进，使得该功能原料材料用于汽车尾气的催化氧化性能上明显提升。此外，本发明原料还添加了稀土矿物材料能够产生特殊的能量转换、传输、存储功能，将其添加到本发明用于回收汽车尾气的原料中能够增强汽车尾气降解效率。

Description

用于回收汽车尾气的原料及其制备方法
技术领域
本发明涉及功能性陶瓷材料技术领域，尤其是涉及一种用于回收汽车尾气的原料及其制备方法。
背景技术
随着人民生活水平的不断提高，具有节能环保、人体保健功能的产品正在备受世人关注。目前已经开发出了多种功能陶瓷材料，这些功能陶瓷材料的应用已经非常广泛。同时，近年来随着汽车保有量的增加，汽车尾气造成的环境污染问题越来越严重，如何消除汽车尾气已经成为当今世界研究的热点问题。
因此，研究开发出一种能够吸附并消除环境中的汽车尾气的原料，进而净化环境空气，改善空气质量，变得十分必要和迫切。
有鉴于此，特提出本发明。
发明内容
本发明的第一目的在于提供一种用于回收汽车尾气的原料，所述用于回收汽车尾气的原料能够吸附并消除环境中的汽车尾气，进而净化环境空气，改善空气质量。
本发明的第二目的在于提供一种用于回收汽车尾气的原料的制备方法，该方法具有工艺流程简单、制备过程中不需要特殊的加工设备，适于大规模工业化生产等优点。
本发明提供的一种用于回收汽车尾气的原料，按重量份数计，所述原料主要由如下组分制成：尾气催化材料20～40份、吸附材料10～15份、稀土矿物材料2～10份、粘结材料30～50份、无机非金属材料2～10份和磁性材料2～10份。
进一步的，按重量份数计，所述原料主要由如下组分制成：尾气催化材料25～35份、吸附材料12～14份、稀土矿物材料2～8份、粘结材料35～45份、无机非金属材料2～8份和磁性材料2～8份。
更进一步的，按重量份数计，所述原料主要由如下组分制成：尾气催化材料28～32份、吸附材料13～14份、稀土矿物材料4～6份、粘结材料38～42份、无机非金属材料4～6份和磁性材料4～6份。
优选的，按重量份数计，所述原料主要由如下组分制成：尾气催化材料30份、吸附材料12份、稀土矿物材料5份、粘结材料40份、无机非金属材料5份和磁性材料5份。
进一步的，所述的尾气催化材料为伽马氧化铝、碱土改性CeZr复合氧化物与贵金属Pd、Rh的混合物；
优选地，所述尾气催化材料中贵金属的重量百分比为0.05～0.5％；
优选地，所述尾气催化材料中伽马氧化铝的重量百分比为50～80％。
进一步的，所述的吸附材料为铁沸石、海泡石或炭分子筛的一种或几种的混合物；
优选地，所述吸附材料中海泡石的重量百分比为0.25～15.0％。
进一步的，所述稀土矿物材料为石英斑岩、大理石斑岩、独居石、花岗岩、花岗伟晶岩、磷酸铈镱矿或磷酸铈镧矿中的一种或几种的混合物。
进一步的，所述粘结材料为膨润土或苏州土中的一种或两种的组合物。
进一步的，所述无机非金属材料为铁镁电气石或铁锂电气石中的一种或两种的混合物；
优选的，所述的磁性材料为铁氧体、锶铁氧体或钕铁硼中的一种或几种的组合物。
本发明提供的一种用于回收汽车尾气的原料的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
(a)、将所述各组分分别球磨至粒径为200～400目，随后进行混料，得到制备粉体；
(b)、在步骤(a)得到的制备粉体中均匀喷洒占粉体重量0.5～2.0％的清水拌匀并混压成型，制得陶瓷坯体；
(c)、将步骤(b)制备的坯体在850～1200℃烧结1.5～4h，制得陶瓷烧结体，随后依次对陶瓷烧结体进行破碎、粉碎、研磨，制成用于回收汽车尾气的原料。
进一步的，所述步骤(c)研磨后的原料的粒径为0.5～5μm。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明提供的用于回收汽车尾气的原料主要由尾气催化材料、吸附材料、稀土矿物材料、粘结材料、无机非金属材料和磁性材料组成。上述原料以吸附材料为吸附体，将汽车尾气吸附到其表面，以尾气催化材料为功能组分，将吸附的汽车尾气降解掉，同时，无机非金属材料、磁性材料和吸附材料在功能上相互促进，使得该功能原料用于汽车尾气的催化氧化性能上明显提升。此外，本发明原料还添加了稀土矿物材料能够产生特殊的能量转换、传输、存储功能，将其添加到本发明的用于回收汽车尾气的原料中能够增强汽车尾气降解效率。
本发明提供的用于回收汽车尾气的原料的制备方法，该方法首先将用于制备原料的各原料球磨混料得到制备粉体，然后与清水拌匀后烧结得到陶瓷烧结体，随后依次对陶瓷烧结体进行破碎、粉碎、研磨，制成用于回收汽车尾气的原料。上述方法具有工艺流程简单、制备过程中不需要特殊的加工设备，适于大规模工业化生产等优点。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明所述原料为陶瓷粉体材料。
根据本发明的一个方面，一种用于回收汽车尾气的原料，按重量份数计，所述原料主要由如下组分制成：尾气催化材料20～40份、吸附材料10～15份、稀土矿物材料2～10份、粘结材料30～50份、无机非金属材料2～10份和磁性材料2～10份。
本发明提供的用于回收汽车尾气的原料以吸附材料为吸附体，将汽车尾气吸附到其表面，以尾气催化材料为功能组分，将吸附的汽车尾气降解掉，同时，无机非金属材料、磁性材料和吸附材料在功能上相互促进，使得该功能原料材料用于汽车尾气的催化氧化性能上明显提升。此外，本发明原料还添加了稀土矿物材料能够产生特殊的能量转换、传输、存储功能，将其添加到本发明用于回收汽车尾气的原料中能够增强汽车尾气降解效率。
本发明中，所述尾气催化材料的重量份数典型但非限定性的为20份、25份、30份、35份和40份；所述吸附材料的重量份数典型但非限定性的为10份、11份、12份、13份、14份和15份；所述稀土矿物材料的重量份数典型但非限定性的为2份、4份、6份、8份和10份；所述粘结材料的重量份数典型但非限定性的为30份、35份、38份、40份、45份和50份；所述无机非金属材料的重量份数典型但非限定性的为2份、4份、6份、8份和10份；所述磁性材料的重量份数典型但非限定性的为2份、4份、6份、8份和10份。
在本发明的一种优选实施方式中，按重量份数计，所述原料主要由如下组分制成：尾气催化材料25～35份、吸附材料12～14份、稀土矿物材料2～8份、粘结材料35～45份、无机非金属材料2～8份和磁性材料2～8份。
在上述优选实施方式中，按重量份数计，所述原料主要由如下组分制成：尾气催化材料28～32份、吸附材料13～14份、稀土矿物材料4～6份、粘结材料38～42份、无机非金属材料4～6份和磁性材料4～6份。
优选的，按重量份数计，所述原料主要由如下组分制成：尾气催化材料30份、吸附材料12份、稀土矿物材料5份、粘结材料40份、无机非金属材料5份和磁性材料5份。
本发明中，通过对各组分原料用量比例的进一步调整和优化，从而进一步优化了本发明用于回收汽车尾气的原料的回收吸附效果。
在本发明的一种优选实施方式中，所述的尾气催化材料为伽马氧化铝、碱土改性CeZr复合氧化物与贵金属Pd、Rh的混合物；
作为一种优选的实施方式，上述尾气催化材料为伽马氧化铝、碱土改性CeZr复合氧化物与贵金属Pd、Rh的混合物。上述伽马氧化铝、碱土改性CeZr复合氧化物与贵金属Pd、Rh的混合物是汽车三元催化器中常用的汽车尾气催化材料，而且生产制备方法已经很成熟，本发明中采用此种催化材料不但催化效果好，而且成本较低。
优选地，所述尾气催化材料中贵金属的重量百分比为0.05～0.5％；
优选地，所述尾气催化材料中伽马氧化铝的重量百分比为50～80％。
在本发明的一种优选实施方式中，所述的吸附材料为铁沸石、海泡石或炭分子筛的一种或几种的混合物；
作为一种优选的实施方式，上述吸附材料为铁沸石、海泡石或炭分子筛的一种或几种的混合物。
海泡石具有大的比表面积，较大的离子交换能力，因而在化学催化，农药，有机肥填料领域、废水、废气的处理等方面的应用日益广泛。呈纤维状存在的海泡石，具有极大的潜在比表面积，具有很大的吸附能力。
沸石具有架状结构，就是说在它们的晶体内，分子像搭架子似地连在一起，中间形成很多空腔。沸石可以用来吸附某些污染物。
碳分子筛是利用筛分的特性来达到分离气体的目的。在分子筛吸附杂质气体时，大孔和中孔只起到通道的作用，将被吸附的分子运送到微孔和亚微孔中，微孔和亚微孔才是真正起吸附作用的容积。碳分子筛内部包含有大量的微孔，这些微孔允许动力学尺寸小的分子快速扩散到孔内，同时限制大直径分子的进入。由于不同尺寸的气体分子相对扩散速率存在差异，气体混合物的组分可以被有效的分离。
优选地，所述吸附材料中海泡石的重量百分比为0.25～15.0％。
在本发明的一种优选实施方式中，所述稀土矿物材料为石英斑岩、大理石斑岩、独居石、花岗岩、花岗伟晶岩、磷酸铈镱矿或磷酸铈镧矿中的一种或几种的混合物。
作为一种优选的实施方式，上述稀土矿物材料为石英斑岩、大理石斑岩、独居石、花岗岩、花岗伟晶岩、磷酸铈镱矿或磷酸铈镧矿中的一种或几种的混合物。稀土有净化环境的功能。汽车尾气净化催化剂是稀土应用量最大的项目之一。
在本发明的一种优选实施方式中，所述粘结材料为膨润土或苏州土中的一种或两种的组合物。
在本发明的一种优选实施方式中，所述无机非金属材料为铁镁电气石或铁锂电气石中的一种或两种的混合物；
优选的，所述的磁性材料为铁氧体、锶铁氧体或钕铁硼中的一种或几种的组合物。
根据本发明的一个方面，一种用于回收汽车尾气的原料的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
(a)、将所述各组分分别球磨至粒径为200～400目，随后进行混料，得到制备粉体；
(b)、在步骤(a)得到的制备粉体中均匀喷洒占粉体重量0.5～2.0％的清水拌匀并混压成型，制得陶瓷坯体；
(c)、将步骤(b)制备的坯体在850～1200℃烧结1.5～4h，制得陶瓷烧结体，随后依次对陶瓷烧结体进行破碎、粉碎、研磨，制成用于回收汽车尾气的原料。
本发明提供的用于回收汽车尾气的原料的制备方法，该方法首先将用于制备原料的各原料球磨混料得到制备粉体，然后与清水拌匀后烧结得到陶瓷烧结体，随后依次对陶瓷烧结体进行破碎、粉碎、研磨，制成用于回收汽车尾气的原料。上述方法具有工艺流程简单、制备过程中不需要特殊的加工设备，适于大规模工业化生产等优点。
在本发明的一种优选实施方式中，所述步骤(c)研磨后的原料的粒径为0.5～5μm。
进一步的，本发明制备得到的原料可以与其他形式的陶瓷体装填于汽车尾气净化器中，用于降解汽车产生的尾气。
下面将结合实施例对本发明的技术方案进行进一步地说明。
实施例1
将伽马氧化铝、碱土改性CeZ复合氧化物与贵金属Pd的混合物40克，其中伽马氧化铝20克，贵金属Pd 0.02克，海泡石与沸石的混合物30克，其中海泡石4.5克，石英斑岩粉体8克，苏州土粉体20克，铁镁电气石2克，铁氧体粉体2克，放在球磨机中球磨4小时，混合均匀，使粉体粒径达到325目。在上述粉体中均匀喷洒0.8克的清水；用压力机将粉体成型，制得直径50毫米、厚度6毫米的陶瓷片坯体；将坯体在930摄氏度烧结4小时，制得陶瓷烧结体；将陶瓷烧结体破碎、粉碎、研磨，制成粒径为3.4微米的功能原料材料。
实施例2
将伽马氧化铝、碱土改性CeZr复合氧化物与贵金属Pd的混合物35克，其中伽马氧化铝28克，贵金属Rh 0.175克，海泡石、沸石与碳分子筛的混合物粉体42克，其中，海泡石4.2克，大理石斑岩粉体5克，苏州土粉体15克，铁镁电气石2克，铁氧体粉体2克，放在球磨机中球磨6小时，混合均匀，使粉体粒径达到325目。在上述粉体中均匀喷洒1.2克的清水；用压力机将粉体成型，制得直径50毫米、厚度6毫米的陶瓷片坯体；将坯体在1150摄氏度烧结1.5小时，制得陶瓷烧结体；将陶瓷烧结体破碎、粉碎、研磨，制成粒径为1.2微米的功能原料材料。
实施例3
将伽马氧化铝、碱土改性CeZr复合氧化物与贵金属Pd的混合物铁锂电气石粉体22克，其中伽马氧化铝13.2克，贵金属Rh 0.044克，海泡石与碳分子筛粉体45克，其中海泡石6.75克，磷酸铈镱矿粉体3克，苏州土粉体27克，铁镁电气石2克，铁氧体粉体2克，放在球磨机中球磨4小时，混合均匀，使粉体粒径达到325目。在上述粉体中均匀喷洒0.8克的清水；用压力机将粉体成型，制得直径50毫米、厚度6毫米的陶瓷片坯体；将坯体在1050摄氏度烧结2.5小时，制得陶瓷烧结体；将陶瓷烧结体破碎、粉碎、研磨，制成粒径为1.93微米的功能原料材料。
实施例4
将伽马氧化铝、碱土改性CeZr复合氧化物与贵金属Pd的混合物铁锂电气石粉体石英粉体45克，其中伽马氧化铝31.5克，贵金属Pd与Rh共0.135克，，海泡石与沸石混合粉体25克，其中海泡石2.5克，磷酸铈镧矿粉体10克，苏州土粉体18.5克，铁镁电气石2克，铁氧体粉体2克，放在球磨机中球磨4小时，混合均匀，使粉体粒径达到325目。在上述粉体中均匀喷洒1.2克的清水；用压力机将粉体成型，制得直径50毫米、厚度6毫米的陶瓷片坯体；将坯体在850摄氏度烧结4小时，制得陶瓷烧结体；将陶瓷烧结体破碎、粉碎、研磨，制成粒径为4.5微米的功能原料材料。
实验例1
将上述实施例1～4制备的用于回收汽车尾气的原料应用于相同型号的汽车尾气的处理上，并与安装在三效催化器中的三元催化剂作对照，检测汽车在刚启动状态下和正常行驶过程中的尾气降解效率，检测结果如下表所示：
组别 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 对照组
刚启动 81％ 82％ 83％ 82％ 45％
正常行驶 92％ 90％ 91％ 93％ 75％
由上表可知，本发明的原料用于汽车尾气的处理，不但在汽车正常行驶过程中对尾气的降解效率较高，在刚启动的状态下同样具有优异的尾气降解效率。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种用于回收汽车尾气的原料，其特征在于，按重量份数计，所述原料主要由如下组分制成：尾气催化材料20～40份、吸附材料10～15份、稀土矿物材料2～10份、粘结材料30～50份、无机非金属材料2～10份和磁性材料2～10份。
2.根据权利要求1所述的用于回收汽车尾气的原料，其特征在于，按重量份数计，所述原料主要由如下组分制成：尾气催化材料25～35份、吸附材料12～14份、稀土矿物材料2～8份、粘结材料35～45份、无机非金属材料2～8份和磁性材料2～8份。
3.根据权利要求1所述的用于回收汽车尾气的原料，其特征在于，按重量份数计，所述原料主要由如下组分制成：尾气催化材料28～32份、吸附材料13～14份、稀土矿物材料4～6份、粘结材料38～42份、无机非金属材料4～6份和磁性材料4～6份；
优选的，按重量份数计，所述原料主要由如下组分制成：尾气催化材料30份、吸附材料12份、稀土矿物材料5份、粘结材料40份、无机非金属材料5份和磁性材料5份。
4.根据权利要求1～3任一项所述的用于回收汽车尾气的原料，其特征在于，所述的尾气催化材料为伽马氧化铝、碱土改性CeZr复合氧化物与贵金属Pd、Rh的混合物；
优选地，所述尾气催化材料中贵金属的重量百分比为0.05～0.5％；
优选地，所述尾气催化材料中伽马氧化铝的重量百分比为50～80％。
5.根据权利要求1～3任一项所述的用于回收汽车尾气的原料，其特征在于，所述的吸附材料为铁沸石、海泡石或炭分子筛的一种或几种的混合物；
优选地，所述吸附材料中海泡石的重量百分比为0.25～15.0％。
6.根据权利要求1～3任一项所述的用于回收汽车尾气的原料，其特征在于，所述稀土矿物材料为石英斑岩、大理石斑岩、独居石、花岗岩、花岗伟晶岩、磷酸铈镱矿或磷酸铈镧矿中的一种或几种的混合物。
7.根据权利要求1～3任一项所述的用于回收汽车尾气的原料，其特征在于，所述粘结材料为膨润土或苏州土中的一种或两种的组合物。
8.根据权利要求1～3任一项所述的用于回收汽车尾气的原料，其特征在于，所述无机非金属材料为铁镁电气石或铁锂电气石中的一种或两种的混合物；
优选的，所述的磁性材料为铁氧体、锶铁氧体或钕铁硼中的一种或几种的组合物。
9.一种根据权利要求1～8任一项所述的用于回收汽车尾气的原料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
(a)、将所述各组分分别球磨至粒径为200～400目，随后进行混料，得到制备粉体；
(b)、在步骤(a)得到的制备粉体中均匀喷洒占粉体重量0.5～2.0％的清水拌匀并混压成型，制得陶瓷坯体；
(c)、将步骤(b)制备的坯体在850～1200℃烧结1.5～4h，制得陶瓷烧结体，随后依次对陶瓷烧结体进行破碎、粉碎、研磨，制成用于回收汽车尾气的原料。
10.根据权利要求9所述的用于回收汽车尾气的原料的制备方法，其特征在于，所述步骤(c)研磨后的原料的粒径为0.5～5μm。
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