堇青石質(zhì)蜂窩陶瓷載體表面改性前后的SEM和EDS研究

本文介紹了堇青石質(zhì)蜂窩陶瓷的超低熱膨脹特點(diǎn),分析了其超低熱膨脹機(jī)理,闡述了影響堇青石質(zhì)蜂窩陶瓷超低脹系數(shù)的主要工藝因素,指出制備超低熱膨脹系數(shù)的堇青石質(zhì)蜂窩陶瓷的主要途徑。

蜂窩陶瓷載體 堇青石的化學(xué)成分是2mgo-al2o3-5sio2。各組分按重量百分比來(lái)計(jì)算，分別為：mgo=13.8%,al2o3=34.8% 和sio2=51.4%。它的熱膨脹系數(shù)很小，是我們觸媒轉(zhuǎn)化器中所使用的蜂窩瓷載體的主要原料。 堇青石材料由穩(wěn)定的alsi5o13正六邊形結(jié)構(gòu)組成。正六邊形環(huán)狀結(jié)構(gòu)的六個(gè)角落分別由五個(gè)sio4正四面體 及一個(gè)alo4正四面體結(jié)晶組成，正六邊形環(huán)狀結(jié)構(gòu)之間由alo6正八面體及mgo6正八面體連結(jié)成理想的 a-堇青石結(jié)晶。a-堇青石結(jié)晶對(duì)產(chǎn)品的低熱膨脹系數(shù)和極佳的抗熱沖擊性有決定性的影響。 堇青石陶瓷載體可使用溫度約1300℃。加上高密度的蜂窩結(jié)構(gòu)(400孔每平方英寸)及超薄壁厚(0.15mm) 的幾何外形使載體有極大的幾何表面積、低排氣阻力、化學(xué)性質(zhì)安定、升溫迅速等特性，因此，它成為我 們

以潞安煤矸石為主要原料,輔以少量工業(yè)菱鎂礦、滑石和成型助劑,制備出堇青石蜂窩陶瓷。用x-射線衍射儀(xrd)和掃描電鏡(sem)分別表征了蜂窩陶瓷的物相組成和顯微結(jié)構(gòu)。結(jié)果表明樣品由片狀晶相和大量微孔組成,晶相主要為堇青石。考察了各影響因素對(duì)蜂窩陶瓷性能的影響,實(shí)驗(yàn)表明當(dāng)總含液量約為30%、陳腐時(shí)間24h,煅燒溫度1200～1300℃下保溫4～6h時(shí),蜂窩陶瓷載體的成型效果及性能較優(yōu)。

對(duì)600孔/英寸2堇青石蜂窩陶瓷的制備、試驗(yàn)方法作了詳細(xì)的論述。堇青石質(zhì)蜂窩陶瓷引入以綠泥石作mgo的初始原料,擠出成型時(shí)利用高嶺土的線狀結(jié)構(gòu),通過(guò)模具細(xì)孔時(shí),受到剪切力而發(fā)生取向降低膨脹系數(shù),在陶瓷胚體中,添加增塑劑,采用動(dòng)態(tài)控制的反應(yīng)燒結(jié)技術(shù)脫塑,以實(shí)現(xiàn)微孔薄壁。

以擬薄水鋁石為原料,hno3為膠溶劑,制備alooh溶膠,并對(duì)堇青石蜂窩陶瓷載體進(jìn)行涂覆.研究了擬薄水鋁石含量以及hno3的加入量對(duì)溶膠粘度、穩(wěn)定性和涂層涂覆量的影響;比表面積法(bet法)測(cè)定堇青石蜂窩陶瓷載體涂層的比表面積;超聲波振蕩檢測(cè)了氧化鋁涂層的結(jié)合牢固度.結(jié)果表明,當(dāng)擬薄水鋁石質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%~8%,n(h+)/n(alooh)=0.06~0.10時(shí),可制得穩(wěn)定的溶膠,且隨著擬薄水鋁石含量或hno3加入量的增加,溶膠的粘度增加,涂層的涂覆量增大,擬薄水鋁石含量對(duì)涂層的重現(xiàn)性及牢固度影響較小.

第26卷第4期 2008年12月 徐州師范大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版) j.ofxuzhounormaluniv.(naturalscienceedition) vol.26,no.4 dec.,2008 收稿日期:2008-05-12 基金項(xiàng)目:江蘇省高校自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(07kjb150112);徐州師范大學(xué)自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(07xla06) 作者簡(jiǎn)介:田久英(1973-),女,河北新城人,講師,碩士,主要從事催化材料的研究. 堇青石蜂窩陶瓷載體涂層的制備研究 田久英,盧菊生,吳宏 (徐州師范大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院,江蘇徐州221116) 摘要:以擬薄水鋁石為原料,hno3為膠溶劑,制備alooh溶膠,并對(duì)堇青石蜂窩陶瓷載體進(jìn)行涂覆

采用水熱合成法，在堇青石蜂窩陶瓷載體上原位合成了ｚｓｍ５沸石和ａｎａｃｉｍｅ沸石，并用ｘｒｄ和ｓｅｍ等技術(shù)進(jìn)行了表征．結(jié)果表明，當(dāng)改變合成條件時(shí)，在堇青石表面可分別生長(zhǎng)出厚度為３０～４０μｍ的ｚｓｍ５沸石和厚度為３０～１８０μｍ的ａｎａｃｉｍｅ沸石．隨著凝膠中ｓｉｏ２／ａｌ２ｏ３比的增大和含水量的減少，在堇青石蜂窩陶瓷上生長(zhǎng)的分子篩的量也增加．

本文研究了采用一種新開(kāi)發(fā)的粘土原料———累托石、滑石和工業(yè)氧化鋁制備堇青石質(zhì)蜂窩陶瓷的工藝過(guò)程。測(cè)定了樣品的理化性能,并采用xrd、sem對(duì)樣品的相組成和微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析。結(jié)果表明,蜂窩陶瓷的主晶相為堇青石,氣孔率34.88%,間壁密度達(dá)1.72g/cm3,間壁氣孔尺寸為1～20μm,抗熱震性達(dá)700℃。

運(yùn)用水熱合成技術(shù)在孔密度為62cells/cm2的堇青石蜂窩陶瓷載體上原位合成了sapo-34分子篩,并用xrd和sem等技術(shù)對(duì)其進(jìn)行了表征.結(jié)果表明,經(jīng)過(guò)一次水熱合成,堇青石蜂窩陶瓷載體的表面上可牢固均勻地生長(zhǎng)一層厚度約為30μm的sapo-34分子篩,而相應(yīng)的載體增重約為15%～25%.改變合成條件還可使堇青石載體上同時(shí)生長(zhǎng)sapo-34和sapo-5分子篩.此外,對(duì)sapo-34分子篩在堇青石載體上的生長(zhǎng)機(jī)理也作了初步探討

用硝酸溶液對(duì)堇青石質(zhì)蜂窩陶瓷樣品進(jìn)行處理。測(cè)定了酸處理時(shí)間不同的樣品的熱膨脹系數(shù)、氣孔率和吸水率及抗壓強(qiáng)度,研究了酸處理對(duì)堇青石質(zhì)蜂窩陶瓷性能的影響規(guī)律,通過(guò)sem分析了酸處理前后樣品的斷面形貌,并用icp測(cè)定了酸處理液中的各種離子濃度,探討了酸處理影響性能的機(jī)理。試驗(yàn)結(jié)果表明:酸處理能顯著降低堇青石質(zhì)蜂窩陶瓷的熱膨脹系數(shù),增加顯氣孔率和吸水率,但削弱了材料的機(jī)械強(qiáng)度。

. .. 蜂窩狀汽車尾氣凈化器載體 1范圍 本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了蜂窩狀汽車尾氣凈化器載體的分類、要求、試驗(yàn)方法、檢驗(yàn)規(guī)則、標(biāo)志、包裝 和貯運(yùn)。 本標(biāo)準(zhǔn)主要適用于機(jī)動(dòng)車尾氣、工業(yè)有機(jī)廢氣凈化催化劑用的載體—堇青石質(zhì)蜂窩陶瓷，其 它用途和材質(zhì)的蜂窩陶瓷也可參照?qǐng)?zhí)行。 2規(guī)范性引用文件 下列文件通過(guò)本標(biāo)準(zhǔn)的引用而成為本標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)容。凡是注日期的引用文件，其隨后所有的修 改單（不包括勘誤的內(nèi)容）或修訂版均不適用于本標(biāo)準(zhǔn)，然而，鼓勵(lì)使用本標(biāo)準(zhǔn)的各方研究是否 可使用這些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本適用于本標(biāo)準(zhǔn)。 jc/t686-1998蜂窩陶瓷 gb/t4734-1996陶瓷材料及制品化學(xué)分析方法 3術(shù)語(yǔ) 本標(biāo)準(zhǔn)采用下列定義、符號(hào)： 孔密度：蜂窩陶瓷每單位橫截面積上分布孔的個(gè)數(shù)，其單位為孔/㎝2。 孔壁缺陷：在蜂窩陶瓷的端面上由擠出成型引起的軸向孔壁缺損而導(dǎo)致相鄰二

本文研究了堇青石蜂窩陶瓷的性能隨燒成溫度和保溫時(shí)間變化的規(guī)律；通過(guò)對(duì)試樣進(jìn)行ｘ－射線衍射分析（ｘｒｄ）和掃描電鏡觀察（ｓｅｍ），探討了燒成溫度和保溫時(shí)間對(duì)董青石蜂窩陶瓷性能的影響機(jī)理。

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蜂窩陶瓷用堇青石的研制

蜂窩陶瓷廣泛應(yīng)用于汽車尾氣凈化器載體、臭氧抑制催化劑載體、冶金工業(yè)的熱交換和金屬液的過(guò)濾等行業(yè)。堇青石因具有體積密度小、熱膨脹系數(shù)小和結(jié)構(gòu)較疏松等特點(diǎn)成為生產(chǎn)蜂窩陶瓷的首選材料。筆者概述了堇青石的結(jié)構(gòu)、組成及應(yīng)用,闡述了合成堇青石的原料、方法,以及介紹了合成堇青石的研究進(jìn)展。

蜂窩陶瓷用堇青石

利用xps,pls,xrd,bet,tem等現(xiàn)代分析手段,研究了本實(shí)驗(yàn)中制備的經(jīng)鑭和鋇修飾的改性氧化鋁涂層的熱穩(wěn)定性和改性機(jī)理,認(rèn)為介穩(wěn)態(tài)的γ相向介穩(wěn)態(tài)的δ相和θ相轉(zhuǎn)變和氧化鋁顆粒的長(zhǎng)大是改性涂層高溫?zé)Y(jié)的原因,鑭和鋇的加入可有效地抑制介穩(wěn)態(tài)的氧化鋁向熱力學(xué)上穩(wěn)定的α-al2o3的轉(zhuǎn)變,一定程度上提高了氧化鋁的高溫?zé)岱€(wěn)定性。通過(guò)考察la3+與ba2+在改性氧化鋁涂層中的分布規(guī)律,提出摻雜離子進(jìn)入氧化鋁晶格缺陷的改性機(jī)理,并探討了不同類型的缺陷的大小和濃度隨溫度的變化規(guī)律。

以堇青石蜂窩陶瓷(cc)為載體、cuo和不同助劑為活性組分,用浸漬法制備cuo/cc、cuo-nio/cc和cuo-nio-ceo2/cc催化劑,采用tpr、xrd和xps等測(cè)試方法對(duì)催化劑進(jìn)行表征。tpr結(jié)果表明,催化劑主要以cu2+形式存在。采用程序升溫和恒溫法在固定床反應(yīng)器常壓條件下研究了以尿素作還原劑還原模擬汽車尾氣中的no。結(jié)果顯示,cuo-nio-ceo2/cc催化劑在(150~350)℃具有較高的活性,250℃時(shí)具有較高的轉(zhuǎn)化率。

以高嶺土、滑石和氧化鋁為主要原料采用生料一次燒結(jié)工藝制備低膨脹堇青石蜂窩陶瓷,研究了堿金屬氧化物k2o和na2o(用r2o表示)含量對(duì)試樣熱膨脹系數(shù)、顯氣孔率和抗壓強(qiáng)度的影響,并利用x射線衍射儀、掃描電鏡分析了試樣的物相組成和斷面形貌。研究表明,r2o含量在0.22%以下時(shí)制備的堇青石蜂窩陶瓷的熱膨脹系數(shù)可達(dá)0.56×10-6/℃,從0.22%增加到0.52%時(shí),熱膨脹系數(shù)增加到1.58×10-6/℃,顯氣孔率逐漸降低,而抗壓強(qiáng)度增大;r2o含量為0.12%的基礎(chǔ)配方試樣主要由定向排列的片狀堇青石晶粒構(gòu)成,呈疏松多孔結(jié)構(gòu),氣孔小,隨著r2o含量的增加,氣孔尺寸變大而數(shù)量減少。

電氣石是一種含硼元素為典型特征的環(huán)形結(jié)構(gòu)硅酸鹽礦物,在環(huán)境保護(hù)方面具有獨(dú)特的功能。電氣石質(zhì)蜂窩陶瓷的制備是電氣石高效利用的重要體現(xiàn),不僅能充分發(fā)揮電氣石的功效,而且能有效降低用戶的使用成本。

分析了堇青石的特殊熱膨脹性,詳細(xì)敘述降低蜂窩陶瓷用堇青石熱膨脹系數(shù)的各種途徑,包括選擇合理的化學(xué)組成,控制原料的種類,形貌,粒度,減少原料的雜質(zhì),選擇合適的添加劑,以及燒成過(guò)程的控制等。

選取球狀堇青石蜂窩陶瓷作為催化劑基體,制備了cumn/zralti-堇青石蜂窩陶瓷催化劑,采用xrd、x射線光電子能譜(xps)、比表面積測(cè)定(bet)等分析方法對(duì)其進(jìn)行了表征,測(cè)定了其催化濕式氧化含酚廢水的活性及催化劑抗壓強(qiáng)度、脫落率、cu2+溶出濃度等性能指標(biāo)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:cumn/zralti-堇青石蜂窩陶瓷催化劑在反應(yīng)溫度220℃、壓力5mpa、攪拌速率為600r/min時(shí),催化濕式氧化反應(yīng)300min,cod去除率可達(dá)94.6%;球狀cumn/zralti-堇青石蜂窩陶瓷催化劑具有強(qiáng)度高、易裝填、易更換、脫落率低等特點(diǎn),cu2+溶出濃度低于國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn),適合工業(yè)化處理含酚廢水。