陶瓷蜂窝载体γ-Al2O3涂层研究进展
金属间化合物_Al_2O_3陶瓷基复合材料的研究进展
第18卷第3期2008年6月 粉末冶金工业POWDER METALL URG Y IN D USTR Y Vol.18No.3J une 2008收稿日期:2007-10-17基金项目:江西省自然科学基金资助项目(550015)作者简介:何柏林(1962-),男(汉),河南安阳人,教授,硕士生导师,研究方向:结构可靠性,表面强化,复合材料的研究。
金属间化合物/Al 2O 3陶瓷基复合材料的研究进展何柏林,熊光耀,缪燕平(华东交通大学机电工程学院,江西 南昌 330013)摘 要:Al 2O 3陶瓷的脆性本质极大的限制了其使用范围。
在提高氧化铝陶瓷韧性的研究中,利用金属间化合物作为第二相来增韧氧化铝陶瓷已成为研究热点之一。
本文从金属间化合物的基本性质出发,综述了金属间化合物/Al 2O 3陶瓷基复合材料的最新进展,在此基础上总结了增韧机理,并提出了今后的发展方向。
关键词:金属间化合物;Al 2O 3陶瓷;复合材料;增韧机理中图分类号:G63318;TF12514 文献标识码:A 文章编号:1006-6543(2008)03-0031-05PRO GRESS IN IN TERM ETALL ICS/Al 2O 3CERAM ICS BASED COM POSITESHE Bo 2lin ,XIONG G u ang 2yao ,MIAO Yan 2ping(School of Mechanical &Electrical Engineering ,East China Jiaotong University ,Nanchang 330013,China )Abstract :The brittleness of alumina ceramic material limit s t he application of t he material re 2markably 1U sing intermetallics as t he secondary p hase is o ne of t he hot topics in t he field of toughening Al 2O 3ceramics 1Progress in Intermetallics/Al 2O 3ceramics based compo sites is re 2viewed 1Toughening mechanisms are summarized ,and t he develop ment tendency is also pres 2ented 1K ey w ords :intermetallics ;Al 2O 3Ceramics ;Composites ;toughening mechanism 氧化铝陶瓷具有耐高温、高耐磨、耐腐蚀、抗氧化等一系列的优异性能,目前已广泛用于许多高新技术领域,但是其陶瓷材料的脆性本质在很大程度上限制了它的发展和应用。
微波法制备γ—Al2O3蜂窝陶瓷涂层的实验研究
工 业 上 大 多 的 负 载 型 催 化 剂 都 采 用 ７ Ａｌ０３ 层 作 为 载 体 ． ７Ａ１Ｏ３涂 层 技 术 也 是 车 用 一 ２ 涂 一 ２ 三 效 催 化 剂 研 制 与 生 产 过 程 的核 心 技 术 之 一 ． ７ Ａ ｚ 一 １Ｏ３蜂 窝 陶 瓷 涂 层 在 贵 金 属 一复 合 金 属 氧 化 物 型 三 效 催 化 剂 中 的 作 用 主 要 在 于 稀 释 、支 撑 和 分 散 贵 金 属 ［ ． 型 好 、比表 面 积 大 、 ２ 晶 】 孔 径 及 孔 结 构 分 布 合 理 的 ７ Ａ１Ｏ３涂 层 ，能 大 大 提 高 三 效 催 化 剂 的 抗 高 温 及 抗 中 毒 性 能 ． 一 ｚ ７ Ａ１Ｏ３涂 层 制 备 方 法 很 多 ，但 都 要 经 历 涂 层 的 干 燥 及 焙 烧 过 程 － ． 用 烘 箱 和 马 弗 炉 进 行 一 ２ ２ 采 Ｊ 干 燥 和 焙 烧 能 耗 大 、周 期 长 且 加 热 不 均 匀 ．本 文 采 用 微 波 加 热 进 行 干 燥 和 焙 烧 制 备 ７ Ａ１０３ 一 ２ 涂 层 ， 以 克 服 常 规 加 热 方 式 的 弊 端 ．为 比较 ，同 时 也 采 用 常 规 加 热 制 备 ７ Ａｌ０３涂 层 ． 一 ｚ
微 波 法 制 备 ７Ａｌ 蜂 窝 陶 瓷 涂 层 的 实 验 研 究 一 ２ ０３
王 大 祥 ， 冯 长 根 ， 王 丽 琼
（ 京 理 工 大 学 机 电 工 程 学 院 ， 北 京 １０ ８ ） 北 ００ １
摘 要 ： 采 用 微 波 加 热 法 制 得 了 ． ２ Ａ１０３蜂 窝 陶 瓷 涂层 及 相 应 的三 效 催 化 剂 ． 比较 并 详 细 分 析 了 微 波 涂 层 （ Ｂ）与 传 统 涂 层 （ Ａ）在 晶 型 、比表 面 积 及 三 效 催 化 剂 活 性 上 的 差 别 ．结 ＴＣ・ ＴＣ・
超薄γ—Al2O3陶瓷膜的合成——原位造粒成膜法
超薄γ—Al2O3陶瓷膜的合成——原位造粒成膜法
林森树;郑康成
【期刊名称】《膜科学与技术》
【年(卷),期】1996(016)004
【摘要】从无机铝盐出发，采用原位造粒技术，在自制的圆板状α－Ａｌ２Ｏ３载体表面上成膜，研究了原位造粒成膜的一些影响因素，并与溶胶－凝胶法以乙醇铝制备的载体γ－Ａｌ２Ｏ３膜进行了孔结构、表面状态和气体渗性等性能和成膜机理的比较。
结果表明：原位造粒法从无机铝盐出发可以制备具有微孔结构无针孔的γ－Ａｌ２Ｏ３膜。
而且，具有如下优良品性：（１）膜的厚度薄而均匀、完好率大，膜厚度可控制在￣１μｍ的水平，比乙醇铝水解交
【总页数】5页(P28-31,67)
【作者】林森树;郑康成
【作者单位】中山大学化学系;中山大学化学系
【正文语种】中文
【中图分类】TQ028.8
【相关文献】
1.原位合成含有Al2O3晶须Al2O3/Ti-Al复合材料机理的研究 [J], 吕臣敬;田秀淑;韩玉芳
2.Al2O3/Ti-Al复合材料中Al2O3晶须的原位合成 [J], 吕臣敬;田秀淑;姚少巍
3.LB膜法制备Y2O3掺杂的CeO2超薄陶瓷膜的X光电子能谱(XPS)研究 [J], 吕卫星;方堃;郭卫华;何平笙
4.钛合金表面原位生长含α-Al2O3相高硬度陶瓷膜的研究 [J], 孙学通;姜兆华;李延平;辛世刚;姚忠平
5.利用原位压痕技术表征原子层沉积Al2O3超薄纳米薄膜的力学性能 [J], 刘律宏; 刘燕萍; 马晋遥; 桑利军; 程晓鹏; 张跃飞
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高比表面多孔结构的γ—Al2O3为载体的新型催化剂的开发初探
高比表面多孔结构的γ—Al2O3为载体的新型催化剂的开发初探第3l卷第1期2010年3月《陶瓷》J0URNALOFCERAMICSV o1.31.No.1Mar.2010文章编号:i000—2278(2010)01-0011—05高比表面多子L结构的y—AI2O3为载体的新型催化剂的开发初探石纪军吴也凡罗凌虹程亮何汝杰韦斐陈猛余婷(景德镇陶瓷学院,景德镇:333001)摘要以桃胶与硫酸铝铵为原料,通过调节反应体系的配料比和煅烧工艺,可调控多孔一的表面积,孔容,孔径大小及尺寸分布.以高比表面的—A1O.为载体制备的磺化聚苯硫醚铑配合物为催化剂,在8O℃和不同的压力条件下及不同的溶剂中,对d,t.0一十一烯甲酯的氢甲酰化反应进行了研究.反应产物除O/.,∞一十二醛酯外,无加氢副产物发生,从电子因素和空间位阻等方面对正,异构比和该催化过程进行了分析.关键词—Al20.,磺化聚苯硫醚铑配合物,十一烯甲酯,氢甲酰化中图分类号:TQ174.75文献标识码:A1引言一A120.作为催化剂载体具有高的比表面积,孔容以及合适的孔径尺寸及其分布.作为催化剂载体,研究工作者曾就如何提高一A1O.比表面积等方面进行了大量的研究工作,由于适宜的孔结构对载体性能的重要性,在提高一Al20比表面积的同时如何对载体的孔结构进行调控,近年来引起了相关工作者的极大的兴趣}.本文采用水溶性天然有机高分子,利用其自组装作用形成的网络结构,通过煅烧除去有机物,从而达到对催化剂载体的比表面积和孔结构进行调控的目的.目前氢甲酰化催化剂研究的重点之一仍集中于如何研制开发新型高效催化剂及将催化剂负载在高分子或无机载体上,并解决均相催化剂所具有的分离困难,对设备腐蚀等致命缺点,正是这些缺点限制了这类均相高效催化剂的工业应用.我们注意到氢甲酰化反应的催化剂倾向于软的或易极化的配体来稳定低价络合物.以膦为配体的过渡金属络合物催化剂就是其中之一.膦配位体是羰基合成反应中的铑系,钴系催化剂的活性调变剂.硫醚和膦酸是同具有孤对电子和全空的3d轨道的有机化合物,有着相似的配位化学性质[41.在聚苯硫醚的结构单元中含有与过渡金属离子成键的硫醚基团,如果在聚苯硫醚的苯环上经磺化反应引入水溶性的一S03H(或一OH)基团,则改性后的磺化聚苯硫醚的结构单元中含有软的硫醚基团以及硬的磺酸根基团,可与过渡金属离子形成六元环的金属络合物,这种可溶性高分子配合物可望在催化领域中获得广泛的应用.由于磺化聚苯硫醚骨架中含有众多密集的苯环,色散力较大,通过其与高比表面的无机多孔材料的不可逆吸附,可用非常简单的方法制备负载型催化剂.与目前聚合物固载化过渡金属络合物催化剂的制备方法相比,此法具有制备简便及可承受较高的反应温度等突出优点,值得深入地进行开发研究.2实验部分2.1y—AJ2O3的制备按桃胶:硫酸铝铵质量比分别为l:1(A),2:l(B),3:l(C),4:l(D)配好原料,在50℃水浴中恒温搅拌,使其完全溶解,然后将其移至烘箱在90℃下烘干,得到黑色焦状前驱体,将黑色焦状前驱体以1~C/min的速率升温至800oC进行焙烧,在800oC下保温收稿日期:2009-11-03基金项目:国际科技合作项目(编号:2009DFA51210)和江西省教育厅科学技术研究项目(编号:GJJ09268)通汛联系人:吴也凡,E-mail:****************12《陶瓷))2010年第1期l2小时后得到白色—AI.O.样品.2.2磺化聚苯硫醚(PPSS)的制备在10g白色的聚苯硫醚中加入150ml发烟硫酸,在95℃水浴中磺化l小时,用NaOH滴定经分离提纯后的磺化聚苯硫醚的磺化度(用酸度计指示滴定终点).NaOH滴定结果表明每个苯环上含有约0.84个一s03H,用渗透压法测定该磺化聚苯硫醚的平均分子量M=2.3Xl0.2.3催化剂的制备将1g磺化聚苯硫醚溶于20ml蒸馏水,加入到15g-Al20.粉体中,室温磁力搅拌l小时后,离心去掉上层清液,得到负载量磺化聚苯硫醚的—A120.粉体.负载在一Al20.上的磺化聚苯硫醚配合物催化剂的制备参照HRh(CO)(PPha)的制备方法进行嘲.2.4氢甲酰化反应系统将1.2ml十一烯酸甲酯和20ml正丁醇及催化剂加入高压反应釜中,充入CO,电磁搅动后放出CO,如此用CO冲洗二次后,再依次充入CO和Hl2至所需压力.用气相层析仪分析产物.色谱柱:5%SE一30 的101硅烷化担体,柱长lm.氢火焰离子化检测器检测.柱温160oc,产物结构经'HNMR及质谱鉴定.采用BrukerAXSD8一Advance型x射线衍射仪(XRD)对粉体的物相进行了分析,测试条件为Cu靶, 连续扫描,扫描速率0.02./min,扫描范围l0～80..用JSM-6700F型场发射电子扫描电镜和JSM一2010 (HR)型透射电子显微镜(TEM)观察样品的微观结构. 用ASAP2020M全自动比表面积及微孔分析仪分析样品的比表面积及孔径分布等.3结果与讨论将桃胶与硫酸铝铵为原料,经煅烧后制备出多孔一Al()3粉体.通过调节反应体系的配料比和煅烧工艺,可调控多孔一Al.()3的表面积,孔容,孔径大小及尺寸分布.由于芳环较易极化,这种多苯核体系的吸附总的牢固程度相当于化学键合的修饰.通过与催化剂涪陛中心的络合,这样就可用非常简单的方法制备以高比表面的一A10.为载体的磺化聚苯硫醚铑配合物催化剂.在不同的温度,压力等条件下以及不140012001000800600400200O20/(.)图1不同配比的反应物体系在800℃下保温12h合成的y—AI2o3粉体的XRD图谱Fig.1XRDpatternsofthey-AI203powderssynthesized frOmdifferentsucrosecontainingreactantsystems calcinedat800~Cfor12h同的溶剂中,对,∞一十一烯甲酯的氢甲酰化反应进行了研究.反应产物除OL,∞一十二醛酯外,无加氢副产物发生,并从电子因素和空间位阻等方面对正,异构比和该催化过程进行了分析.3.1催化剂载体y—AIO.的表征分别将四种所制备的白色_Al20.样品进行XRD测试,见图l,其衍射角20在19.270,37.430,39.680,46.020,66.730处具有一Al0.的XRD衍射图谱所有的五个典型的特征峰.由于一O.是结构为无定形的过渡态氧化铝,其特征衍射峰不是很强且较为宽化.图2为800℃下保温l2小时后不同配比的一A1O.样品的SEM图.微观形貌的比较表明,样品A的微观形貌最为蓬松,颗粒较小,形成由—Al:O颗粒堆积形成孔结构.样品B也具有一AIO颗粒堆积形成的孔结构.样品c是由扁长状颗粒堆积而成.样品D的微观形貌较紧密,颗粒也较大.图3为800℃下保温l2小时后A,B,C,D四个样品的TEM图.由图3可看出,样品A,B,c,D的孔径分别都在10nm左右,相邻的孔与孔之间是相连通的,属于典型的介孔一Al.O..对所制备的样品分另亍BET测试,结果如表l所示.从表1数据并对照TEM图分析可以看出,随着桃胶含量的增加,在相同的煅烧条件下所制备的一Al粉体的比表面积依次减小,而孔径和孔容则随着桃胶含量的增加而逐渐增大,但孔径的有序度分《陶瓷/2010年第1期13一一●图2800~C下保温12h不同配比的反应物体系合成的-y—AI20s粉体的SEM图片Fig.2SEMphotographofthey-AI203powders synthesizedfromdifferentSUCrOSecontainingreactantsystemscalcinedat8oo~cfor12h图38oo%下保温12h不同配比的反应物体系合成的-y—AI2o.粉体的TEM图片Fig.3TEMphotographofthe-y-AI203powders synthesizedfromdifferentsucrosecontainingreactantsystemscalcinedat800~Cfor12h表1800~C合成的y—AI203粉体的BET比表面积,孔容,平均孔径Tab.1BETsurfacearea,porevolume,averageporediametersofy—AI203fr0mdifferentsourcecontainingreactantsystemscalcinedat8oo~cfor6hSampleBETsurfacearea(m2/g)Porevolume(cma/g)Averageporediameter(rim)A214.17220.4721358.73535B180.77160.49125511.10357C160.85620.51352712.21828D150.65310.56305215.83152布则逐渐下降.图4为所制备的—Al()3粉体的孔径分布.随着桃胶含量的增加,样品的孔径尺寸增加,孔径尺寸分布变宽.通过控制桃胶加入的量,可调控多孔^y—Al.粉体的表面积,孔容,孔径大小及孔径分布.3.2y—AI203为载体的氢甲酰化催化剂的催化性能磺化聚苯硫醚可与多孑L的一A120.形成不可逆吸附,在水中浸泡数日或在沸水中数小时也不解吸.在单独的一Al.0.上加入铑盐,在相同的反应条件下,无氢甲酰化反应活性.以磺化聚苯基醚一铑配合物(其中链节/铑摩尔比为5(PPSS/Rht=-5))为催化剂,十一烯酸甲酯为反应物,除H分压不同外,其他条件相同的情况下其氢甲酰化反应结果列于表2.氢甲酰化反应的实验结果表明,在Pm为l～3MPa范围内,随着氢分压的增大,转化率和醛化产物的正异构化都随之增加,当Pm增大到4MPa时,则造成的还原,在反应体系中形成Rh~的黑色沉'矗gg呈Poresize,/nm图48oo~c保温6h不同配比的反应物体系合成的y—AI203 粉体的孔径分布Fig.4Theporediameterdistributionofthey-AI203 powderssynthesizedfr0mdifferentsucrosecontaining reactantsystemscalcinedat800~Cfor12h淀,使催化剂失活.在石油醚介质中,前述催化剂在相同的反应条件下,对十一烯酸甲酯的氢甲酰化反应如表3所示.以正丁醇为有机相的氢甲酰化反应的催化活性比以石圈■14《陶瓷)2ol0年第1期表2H压力对氢甲酰化反应的影响Tab.2EffectoftheH2pressureonthehydroformylationPressureP衄(MPa)PressureP№(MPa)n/isoratioConversionofolefin(mo1%)1l3.28.21124.112.83l35.719.77Reactionconditions:80*(2,4h,Rh200tool.C4HH20ral,CH:=CH(CH2)8CO2C1.2ml,PP SS/l~h5表3溶剂对氢甲酰化反应的影响Tab.3Effectofthesolventsonhydroformylation(MPa)(MPa)SolventrdisoratioConversionofolefin(m0l%)11Petroteumether2.56.3221Petroteamether2.77.451lButylalchol3.28.2121Butylalchol4.113.35Reactionconditions:80%2,4h,Rh200mol,Solvent20ml,C=CH(CH0O2c1.2ml表4添加剂对氢甲酰化反应体系催化性能的影响Tab.4EffectofadditionagentsonthehydroformylationAdditionagents(200mo1)n/iso,ratioConversionofolefm(m0l%)H2NC2H50H6.211.5lHN(C2H5OH)22.98.32N(C2Hs()H)1.41.13Reacdonconditions:80%,4h,Rh200mol,PPSS/1Lh'=5,CA-I9oH20ml,CH2=CH(CH2)8 COzCH31.2ml,Pm=1MPa,P2MPa油醚的为高.在氢甲酰化反应体系中,添加剂对催化性能的影响如表4所示.一乙醇胺作为暂住性配体,在增大空问位阻的同时,还使活性中心Rh上的电子云密度增加,使更多的电子反馈到配位的烯键上,有利于直链产物的生成.当加入二乙醇胺和三乙醇胺后,由于这类添加剂的络合能力太强,使得活陛和选择性都大幅度下降.三苯基膦在空气中是稳定的,但在氢甲酰化反应中,由于受到活性中心Rh的络合活化,三苯基膦较易被氧化为氧化三苯基膦(Ph3PO),并导致三苯基膦铑络合物催化剂的失活.以一AlO.为载体的磺化聚苯基醚铑配合物催化剂在空气中放置数日, 其氢甲酰化反应的催化陛能也未受到影响,这表明以硫醚为配体的铑配合物催化剂具有比三苯基膦大的稳定性.如果能大幅度地提高产率,以一A12o.为载体的磺化聚苯硫醚铑配合物催化剂就有可能成为氢甲酰化反应的工业催化剂.4结论以桃胶与硫酸铝铵为原料,经煅烧后制备出多孔—Al.O.粉体.通过调节反应体系的配料比和煅烧工艺,可调控多孔.Al的表面积,孔容,孔径大小及尺寸分布.以高比表面的—Al()3为载体制备的磺化聚苯硫醚铑配合物为催化剂,在80℃和不同的压力条件下以及不同的溶剂中,对仅,∞一十一烯甲酯进行氢甲酰化反应,反应产物除0t,一十二醛酯外,无加氢副产物发生,并从电子因素和空间位阻等《陶瓷)2010年第1期方面对正/异构比和该催化过程进行了分析.致谢:衷心感谢作者的导师蔡启瑞老师(中科院资深院士)曾给予的指导.参考文献1WhitesidesGM.C,rzybowskiBA.Self-assemblyatAllScales.Science,2002,295(29):24l8—242l2ArhancetJP.DavisME,MerolaJS,eta1.Hydro-formylation bySupportedAqueous-PhaseCatalysis:aNewClassof HeterogeneousCatalysts.Nature,1989,339:4543袁友珠,杨意泉,林国栋等.负载型水溶性膦铑配合物催化剂上气,液态烯烃氢甲酰化.殷元骐主编.羰基合成化学.北京:化学工业出版社,1996:64-914吴也凡.铁硫立方烷簇合物及聚苯硫醚配合物催化剂仿生配合催化研究.导师蔡启瑞,厦门大学博士学位论文,19885ArhancetJP.DavisME,HansonBE,Cta1.Sup-portedAqueous—Phase.RhodiumHydroformylationCatalystsⅡ. HydroformylationofLinear.TerminalandInteralOlefins.JCata,1991,129:100-1056Y ouzhuYuan,JinlalXu,HongbinZhang,eta1.TheBeneficial EffectofAlkaliMetalChloridesonSupportedAqueous-Phase CatalystsforHydroforrny—lation.CatalLett,1994,29:387~3957ArhancetJP,DavisME,MerolaJS,eta1.Hydm-formylation bySupposedAqueous-PhaseCatalysis:aNewClassof HeterogeneousCatalysts.Nature.1989,339:454ANoVELCA TAL YSTSUPPoRTEDBYPoRoUSHIGHSURFACEAREA~-A1203ShiJijunWuY efanLuoLinghongChengLiangHeRujieWeiFeiChenMengYuTing (JingdezhenCeramicInstitute,Jingdezhen333001)AbstractPorousy-AI203waspreparedusingpeachgumandaluminiumammOniumsulfateasrawmat erials.Itssurfacearea,porevolume,poresizeandpore-sizedistributioncanbecontrolledbyadjustingtheratiosofra wmaterialsusedandthecalcinationparameters.Anovelcatalyst,sulfonatedpolyphenylenesulfiderhodiumcomple x,wasdistributedontheporousy—AI203withhighspecificsurfacearea.Hydroformylationofa,~-hendecenemethylester,whi choccurredat80oCindifferentsolventsandunderdifferentpressures,wassystematicallystudied.Itwasrevealedthata,CO ～lauraldehydeesterwasamain reactionproductwithoutthepresenceofhydrogenatedby-products.Normal/isomericratioa ndcatalyticprocesswereanalyzedfromtheaspectsOfelectronfactor,sterichindrance,andSOon. Keywordsgamma—alumina,sulfonatedpolyphenylenesulfiderhodiumcomplex,hendecenemethylester,hydr oformylationReceivedonNov.3,2009WuYefan,E-mail:~*************。
氧化铝多孔陶瓷的制备和性能研究【毕业论文,绝对精品】
氧化铝多孔陶瓷的制备和性能研究【毕业论文,绝对精品】氧化铝多孔陶瓷的制备和性能研究摘要:综合论述了国内外多孔氧化铝陶瓷的制备方法及性能的研究进展并对目前存在的问题及将来的研究方向进行了展望。
关键词:氧化铝多孔陶瓷、制备、展望一、引文: 多孔氧化铝陶瓷是指以氧化铝为骨料通过在材料成形与高温烧结过程中内部形成大量彼此相通或闭合的微孔或孔洞。
较高的孔隙率的特性使其对液体和气体介质具有有选择的透过性较低的热传导性能再加上陶瓷材料固有的耐高温、抗腐蚀、高的化学稳定性的特点使其在气体和液体过滤、净化分离、化工催化载体、生物植入材料、吸声减震和传感器材料等众多领域有着广泛的应用前景。
多孔氧化铝陶瓷上述优异的性能和低廉的制造成本引起了科学界的高度关注。
笔者就目前国内外多孔氧化铝陶瓷的制备方法、性能的研究进展进行综述。
二、氧化铝晶体的结构氧化铝，属离子晶体，成键为共价键，熔点为 2050?，沸点为 3000?，真密度为 3.6g/cm。
它的流动性好，难溶于水，能溶解在熔融的冰晶石中。
它是铝电解生产的中的主要原料。
有四种同素异构体β,氧化铝δ, 氧化铝γ,氧化铝α,氧化铝，主要有α型和γ型两种变体，工业上可从铝土矿中提取。
Al2O外观白色晶状粉名称氧化铝刚玉白玉红宝石蓝宝石刚玉粉corundum 化学式末或固体。
氧化铝和酸碱都能反应，所以此材料不易接近酸碱会腐蚀。
三、氧化铝多孔陶瓷的特性多孔陶瓷是以气孔为主相的一类陶瓷材料是由各种颗粒与结合剂组成的坯料经过成型、烧成等工艺制得的调节各种颗粒料之间的矿物组成、颗粒级配比和坯料的烧成温度多孔陶瓷可具有不同的物理和化学特性，多孔陶瓷材料孔道分布较均匀便于成型及烧结具化学稳定性好质轻耐热性好比表面积大良好的抗热冲击性质等特性。
由于多孔陶瓷所具有的很多优良特性现代科学技术的进一步发展新型多孔陶瓷材料受到人们的关注现已广泛应用与国民生产的诸多领域如保温隔热材料、过滤器材料、催化剂载体、吸音、隐身材料等而其节能及过滤等方面的研究与开发都使得多孔陶瓷作为环保型绿色材料有着广阔的应用前景。
氧化铝载体改性及其应用研究进展
γ-Al2O3载体研究进展1．γ-Al2O3主要性质γ-Al2O3是目前最重要和最多功能的纳米材料之一。
作为一种粉末，它可以被压制和烧结成各种形状，既可以作为吸附剂，也可以作为一种生物相容性材料，用于医疗设备，如外科手术植入物。
由于固有的多孔形态与超细晶体尺寸和相应的大表面积，热稳定性和化学稳定性，γ-Al2O3是最重要的催化剂载体之一。
[1]在用作催化剂载体方面，大的表面积和开放的孔道结构是载体最重要的性质，正因这些性质能使活性金属在催化剂中高分散，因此保证了催化剂与反应物底物的有效接触。
γ-Al2O3比表面积通常在50-350 m2/g之间是作为催化剂载体理想材料之一。
另外，由于一些催化反应发生在高温下，催化剂载体也需要是热稳定性和化学惰性。
研究表明[2]，γ-Al2O3在700℃以下不会发生相变，同时与其他元素不反应，并且不干扰在催化剂表面进行的催化反应。
氧化铝具有多种晶型，不同晶型的氧化铝的氧原子和铝原子的空间排布及含水量不同［3］。
在不同条件下焙烧氢氧化铝，可制备不同晶型的氧化铝。
其中，γ-Al2O3是工业中应用最广泛的过渡态氧化铝，也称为活性氧化铝[4-5],如图1所示，γ-Al2O3具有尖晶石型（立方晶系）结构，O2-为面心立方晶格，但其结构中某些四面体空隙没有被Al3+充填，γ-Al2O3的晶体是无序的，A13+不规则地分布在由氧离子围成的八面体和四面体空隙之中，因此可以产生丰富的酸位点。
图1.γ-Al2O3结构示意图γ-Al2O3具有较大的比表面积，因此可以提供较多的活性位负载金属或金属氧化物，且孔径可调，热稳定性良好。
这使得γ-Al2O3在加氢、重整、甲醇合成等反应中常被用作催化剂的载体。
2.γ-Al2O3的应用（1）用作催化剂载体在简单的催化反应中，γ-Al2O3并不参与催化，其作用是稀释、分散和支撑贵金属[3]。
此外，有的反应中γ-Al2O3还有增强热稳定性，机械稳定性的功能。
γ-Al2O3载体研究进展
γ-Al2O3载体研究进展张李锋;石悠;赵斌元;胡克鳌;唐建国【期刊名称】《材料导报》【年(卷),期】2007(021)002【摘要】氧化铝催化剂载体领域中,γ-Al2O3应用最为广泛.综述了γ-Al2O3载体的主要研究方向方面的进展:制备工艺低成本化、孔结构控制、提高载体稳定性和制备超细γ-Al2O3,并指出结合制备方法的改善,开发出大比表面积、适宜孔径分布及热稳定性和抗水合性良好的γ-Al2O3载体,同时发展纳米γ-Al2O3以满足实际生产的需要.【总页数】5页(P67-71)【作者】张李锋;石悠;赵斌元;胡克鳌;唐建国【作者单位】上海交通大学金属基复合材料国家重点实验室,上海,200030;上海交通大学金属基复合材料国家重点实验室,上海,200030;上海交通大学金属基复合材料国家重点实验室,上海,200030;上海交通大学金属基复合材料国家重点实验室,上海,200030;青岛大学化工学院,青岛,266000【正文语种】中文【中图分类】O6【相关文献】1.焙烧温度对Al2O3载体及Pd/Al2O3催化剂性能的影响 [J], 何小荣;朱家义;胡晓丽;李平智;段宏昌2.Al2O3载体对丙烷脱氢制丙烯Pt-Sn-Na/Al2O3催化剂性能的影响 [J], 刘红梅;薛琳;冯静;徐向亚;张明森3.γ-Al2O3载体的固相法合成及Ni-Mo-P/γ-Al2O3催化剂的加氢脱硫性能 [J], 胡小夫;张敏;李国良;殷长龙;崔瑞利;赵瑞玉;刘晨光4.纳米ZrO2/Al2O3复合载体及Ni/ZrO2/Al2O3催化剂的性能研究 [J], 李凝;罗来涛;欧阳燕5.TiO2·Al2O3复合氧化物载体研究进展 [J], 郭长友;沈智奇;张志民因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
添加剂聚乙二醇对堇青石蜂窝陶瓷载体_Al_2O_3涂层性能的影响
2010 年 2 月 Journal of Chemical Engineering of Chinese Universities Feb. 2010文章编号：1003-9015(2010)01-0167-04添加剂聚乙二醇对堇青石蜂窝陶瓷载体γ-Al2O3涂层性能的影响田久英, 卢菊生, 吴宏(徐州师范大学化学化工学院, 江苏徐州 221116)摘要：以拟薄水铝石为原料，硝酸为胶溶剂，添加聚乙二醇(PEG)制备铝溶胶，并对堇青石蜂窝陶瓷载体进行γ-Al2O3涂层。
考察了不同分子量(400，6000和20000)聚乙二醇的添加对溶胶黏度，粒径分布以及涂覆涂层负载量和重现性的影响；利用BET 法测定了溶胶中添加不同分子量的聚乙二醇后，涂层比表面积的变化；超声波振荡检测了堇青石蜂窝陶瓷载体涂层的结合牢固性；由SEM照片观察涂层的表面形貌。
结果表明，聚乙二醇的添加，增大了溶胶的黏度，提高了载体涂层的负载量、比表面积和结合牢固度。
添加剂聚乙二醇分子量的不同对溶胶和载体涂层性能的影响也不同，聚乙二醇20000的添加使溶胶黏度和涂层负载量的增加程度更明显，而添加聚乙二醇400制备溶胶的粒径小，分布范围窄，涂覆涂层均匀、牢固且比表面积大。
关键词：添加剂聚乙二醇；分子量；堇青石蜂窝陶瓷载体；涂层；性能。
中图分类号：TQ426.61；O643.36 文献标识码：AEffect of Additive Polyethylene Glycol on γ-Al2O3 Washcoat Propertiesof Cordierite Ceramic HoneycombTIAN Jiu-ying, LU Ju-sheng, WU Hong(School of Chemistry and Chemical Engineering, Xuzhou Normal University, Xuzhou 221116, China)Abstract: AlOOH sol was prepared with pseudo-bohemite as raw material, polyethylene glycol (PEG) as additive and HNO3 as dispergator; the prepared sol was used to coat γ-Al2O3 on cordierite ceramic honeycomb substrate. The effects of additive PEG with different molecular weights (400, 6000, 20000) on the properties of the prepared sol and washcoat, such as the sol viscosity and size distribution, the loading percentage of washcoat and the reproducibility, were investigated. The change of specific surface area of washcoat caused by the addition of additive PEG with different molecular weights was measured by BET. The adhesion of washcoat on cordierite ceramic honeycomb was detected by the ultrasonic vibration method. The SEM photographs were employed to observe the surface morphology of the washcoat. The results show that the addition of PEG can increase the viscosity of sol, and improve the loading percentage, specific surface area and adhesion of the washcoat. The PEG with different molecular weights has different influences on the properties of sol and washcoat. The effect of PEG 20000 on increasing the viscosity of sol and the loading percentage of washcoat is much more prominent. The addition of PEG 400 results in the smaller size and narrow size distribution of the sol prepared; the washcoat prepared with this sol is uniform, fast and having bigger specific surface area.Key words: additive PEG; molecular weight; cordierite ceramic honeycomb; washcoat; properties1前言汽车尾气净化催化系统主要由载体骨架、活性载体涂层以及催化剂活性组分三部分组成[1]，载体骨架通常采用堇青石蜂窝陶瓷体，它具有机械强度高、压降小、热稳定性好、热膨胀系数低等特点[2]，但由收稿日期：2008-07-16；修订日期：2008-10-26。
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陶瓷蜂窝载体Y -Al 2O 3涂层研究进展安琴冯长根曾庆轩王亚军游少雄(北京理工大学机电工程学院北京100081)安琴女 29岁 博士 主要从事汽车尾气净化催化剂的研究O北京市工业振兴计划项目1999-08-09收稿 2000-03-09修回摘要陶瓷蜂窝载体催化剂的活性氧化铝涂层的性能直接影响着催化剂的活性~热稳定性~抗中毒性~使用寿命及催化剂的回收利用O 本文对陶瓷蜂窝载体涂层的研究进展及存在的问题进行了系统的论述O 关键词陶瓷蜂窝载体涂层Y -Al 2O 3Abstract In the ceramic honeycomb carrier catalyst on Which the active alumina coating plays animportant role .The coatings all -round properties immediately affected the catalyst /s activity thermal stability poison -resistant ability durability and the noble metal /s recycling .This paper discussed the research progress comprehensively about the ceramic honeycomb carriers Y -AlO 3coating .Key words Ceramic honeycomb carrier Coating Y -Alumina陶瓷蜂窝载体自60年代出现以来[1] 广泛应用于汽车尾气 石油~化工~电线电缆~油漆~涂料等工业有机废气净化 是环保工业~化学工业净化废气的理想载体O 在实际使用中 陶瓷蜂窝载体的比表面积较小(<1m 2/g ) 为使催化反应更有效 要求涂覆一层大比表面积的涂层沉积在载体的表面上 一般占载体质量的5%~15% 使其比表面积达15~30m 2/g O 可用的涂层材料主要有活性氧化铝~氧化硅和沸石等 其中活性氧化铝以它独特的性能应用最为广泛 是最主要的涂层材料O在整体式催化剂中 陶瓷蜂窝载体只是一个间接的支撑体 涂层才是催化活性成分的真实载体 又称为陶瓷蜂窝载体催化剂的 第二载体O 本文主要评述陶瓷蜂窝载体活性氧化铝涂层的研究进展 它提供大而稳定的表面使催化活性成分(如Pt ~Rh ~Pd )分散在上面O 主要的助剂(如CeO 2)加入可以提高催化剂对NO I ~CO 的转化率 稳定涂层的添加剂(如BaO ~La 2O 3等)能提高催化剂的热稳定性能[2]O 为了制取经济的~具有高稳定性~高活性~高强度~使用寿命长的催化剂 人们围绕活性氧化铝涂层中的无机氧化物类型~化学性质~晶体结构和稳定性~比表面积~孔结构~热稳定性~抗中毒性和助催化作用等一系列问题已经做了大量的工作O1Y Al 2 3涂层的表面物理性质废气的催化净化是在固体催化剂表面上进行的气固相反应 催化剂的活性不仅取决于活性成分的化学组成 还取决于载体比表面积~孔结构等物理因素O 在陶瓷蜂窝载体催化剂中 活性氧化铝涂层的这些表面物理性质影响着活性组分在涂层上的分散状态和催化反应的顺利进行O1.1Y Al 2 3的晶体结构Y -Al 2O 3是最主要和基本的涂层成分(涂载量Z 整个催化剂涂层的50%) 具有多孔性~高比表面积(150~300m 2/g )~良好的粘合性和吸附性能 且较难与贵金属成分发生反应O Y -Al 2O 3晶体结-531-http ://china .chemistrymag .org 化学通报2001年第3期构的不规则性 如结晶面~掺杂层~由于晶核形成的几何位置导致的粗糙度等 使贵金属和Y -A12O 3界面之间作用力降低 从而促使贵金属颗粒更好地分散[3]OY -A12O 3晶体中氧原子按类似于尖晶石(MgA12O 4D 中氧原子的排布方式排列 总金属原子数与氧原子数在尖晶石中是3= 4 但在Y -A12O 3中仅有2= 3 所以其中存在着许多空隙和不同程度的无序 无序性主要取决于铝原子的无序性 正是这些空隙和无序性使Y -A12O 3具有更大的比表面积O研究表明 在2OO~6OOC 时Y -A12O 3是无定形的 其活性和分散性最好 当温度达到865C 时便成为定形结构 活性和稳定性较差[4]O1.2Y -Al 2O 3的表面结构涂层的表面结构反映了催化剂层对气体的吸附能力 影响着催化剂的活性O 长久以来 NO I 的污染问题一直倍受关注 而NO I 的还原就主要受化学吸附作用的影响[5]O 早在1988年 胡逸民研究制备活性氧化铝颗粒载体时 就提出了Y -A12O 3网孔结构的作用O 通过加入适当的添加剂[6] 高温烧灼时再使添加剂挥发掉 Y -A12O 3就形成了具有一定机械强度的网孔结构O 它能使活性组分负载更容易且分散性好 能迅速排出CO 2~水蒸汽等反应生成物 利于提高传质效率 增加反应速率 充分发挥催化剂的作用O 虽然这种网孔结构是在研制氧化铝颗粒时提出的 但对涂层的研究仍有指导意义O另外 稀土氧化物如CeO 2也可以作为涂层表面结构的稳定剂O 在涂层中加入稀土元素后制得的稀土汽车尾气催化剂有较好三效性能 这主要是由于稀土氧化物稳定了Y -A12O 3涂层的表面结构 进而改善了催化剂对NO I 的吸附能力[7]O1.3Y -Al 2O 3涂层的表面粗糙度涂层的表面粗糙度对催化活性有很大的影响 粗糙而多孔的涂层表面能促进废气流中的局部扰动 使物质和热量加速从气相迁移到表面层 使废气更充分地与涂层上的活性组分接触 提高净化效率[8]O1.4载体的比表面积涂层修饰后载体的比表面积大小除了受氧化铝晶相~结构等的影响外 还受涂载量的影响O 从文献综合看 经过近2O 年的实践检验普遍认为 陶瓷蜂窝载体在经过Y -A12O 3涂层修饰后达到2O m 2 g 就能满足催化剂的要求O目前 高温下表面结构的稳定化以及在保证比表面积的前提下进一步改善涂层的表面结构(表面粗糙度~网孔结构~孔隙率等D 是今后应着重解决的问题O 由于一些有毒物质在催化剂表面上并未发生不可逆吸附 进一步稳定~完善涂层的表面结构是目前提高催化剂抗中毒能力的主要手段O 2Y -Al 2O 3涂层的热稳定性涂层的稳定性一方面指比表面积的稳定 另一方面指涂层储存氢或氧能力的稳定[9]O 高温下Y -A12O 3涂层主要发生两方面的变化:(1D 介稳态的Y -A12O 3发生烧结 晶粒逐渐增大 向稳定的O 相转变;(2D 高温下Y -A12O 3与某些催化剂的活性组分发生化学反应O 两种变化都会导致催化剂比表面积大幅下降 影响活性组分的负载和分散度 使催化剂失去活性O2.1Y -Al 2O 3涂层的烧结对于Y -A12O 3涂层 高温下扩散和迁移为主要烧结机制 这是由Y -A12O 3的缺陷尖晶石结构决定的O 1975年F1ynn [1O]提出了原子迁移机制 1983年Puckenstein 等[7]提出了晶粒迁移机制OY -A12O 3是由三水软铝石(Y -A12O 3.3 2O D 或一水软铝石(Y -A12O 3. 2O D 在加热时失水转变.631.化学通报2OO1年第3期http : WWW .chemistrymag .Org而成.是一种缺陷正尖晶石结构.结构水为O<n <O.6.结构中的(OH -D 是由O 2-置换来的.Y -A12O 3晶体中没有2价阳离子.为了维持尖晶石结构的电中性.结构网络中所有2价离子的位置都是空的.表示为:A12D O 3-U/2(OH D U D(1-U/2D 其中.D 表示二价阳离子空位;D 表示氧阴离子空位,在加热脱水时:2(OH -D -H 2O +(O -2D +(V O 2-D即脱水过程使邻近表面上生成若干氧阴离子空位V O 2-,温度越高.失水愈多.阴离子空位也越多,这些阴离子空位可以和骨架中的2价阳离子空位作用.致使Y -A12O 3的粒度增大.直至其缺陷尖晶石结构破坏.形成O 2-为六方密堆集八面体的O -A12O 3,相变和烧结直接导致比表面积降低.并伴随体积收缩.使有催化作用的活性金属被包覆于已收缩的氧化铝中.催化剂暴露的表面积减少.催化活性下降,另外.许多排放废气中存在的水蒸汽也促进了Y -A12O 3的表面收缩[11],z.z Y Al z O s 和催化剂活性组分发生化学反应以Cu 2+为代表的有催化活性的过渡金属元素其有效核电荷较大.离子半径小.极化作用大.它们在扩散时将Y -A12O 3中的(OH -D 拉至身边.促使Y -A12O 3脱水.进而Cu 2+和A13+相互作用.生成CuA12O 4,高温下Fe 3+~Mn 4+~V 5+~MO 6+~CO 3+~A13+~Zn 2+~Cr 3+等的氧化物都可促进Y -A12O 3的相变和烧结[7].而这些氧化物恰恰都是具有催化活性的.是主要的非贵金属催化剂成分.这就给非贵金属催化剂的研制增加了困难,z.s Y Al z O s 涂层热稳定性的提高提高涂层热稳定性的手段目前主要是添加热稳定助剂,热稳定助剂的作用机理.主要包括晶体学和能量角度两方面:首先从晶体学角度来看.一种良好的热稳定助剂.其本身应是高稳定(如高熔点~高生成焓~内层电子充满~只有一种氧化态等D 且离子半径远大于A13+(5O pm D.此时.外加助剂阳离子M Z+可能占据Y -A12O 3缺陷尖晶石结构中的2价阳离子空位.使阴离子空位减少.进而使高温下晶体中阴离子空位和阳离子空位的作用几率减小.抑制Y -A12O 3的继续失水和相变,高电荷的M Z+将更有效地抑制O -A12O 3的生成[12.13],3价稀土离子很容易插入具有阳离子缺陷的Y -A12O 3尖晶石结构中.占据密堆积层中氧离子形成的空隙.例如La 3+在较高温度下可直接插入Y -A12O 3晶格中,另外.从能量角度来看.有两种情况:(1D 一些助剂(如La 3+~Ba 2+D 会与Y -A12O 3发生反应生成高熔点的新相.如LaA124.4O 31.6.BaA112O 19等稀土铝酸盐.这些新相晶体是ABO 3型结构.晶格能较高.很稳定;(2D 有些助剂不与活性氧化铝涂层发生反应.助剂本身就是高稳定的.例如CeO 2只以颗粒形式存在于Y -A12O 3表面上.通过阻隔Y -A12O 3粒子间接触以提高涂层的热稳定性,这些高稳定的新相和助剂分散在Y -A12O 3的表面或嵌在Y -A12O 3晶界之间.相当于在其表面上形成了许多能垒.只有越过它们才能进行表面扩散和聚结.它们对活性组分也起隔离和分散的作用.同时还阻止了A13+和O 2-的固相扩散,助剂在整个涂层中一般只占3%~15%.不必覆盖在整个Y -A12O 3涂层表面.因为它们一般优先锚定在Y -A12O 3体相和表面缺陷中.占据了表面活性位.降低了表面能.从而有利于抑制O -A12O 3的生成和烧结.提高涂层的热稳定性,La 3+~Mg 2+~Ca 2+~Ga 3+~In 3+~Zr 4+~Th 4+等的氧化物有抑制O -A12O 3生成的作用,国外近年来的热稳定助剂一般选用ZrO ~TiO 2等钙钛矿型复合氧化物.碱土金属氧化物(BaO ~CaO ~SrO D.较为常用的是稀土金属(如Ce ~La ~Nd ~Pr 等D 的氧化物以及两种或多种稀土氧化物的混合物,-731-http ://china .chemistrymag .Org 化学通报2OO1年第3期8化学通报OO 年第期http,//目前9关于一种助剂对于涂层的热稳定机理及作用效果研究得比较多0加入一种助剂固然可以提高涂层的热稳定性9而多种助剂加入后可以协同作用产生强化效果9但是不论在晶体结构还是从能量角度来讲多种助剂的作用机制更加复杂9这方面的研究较少0非贵金属催化剂在热稳定性方面比贵金属催化剂还有一些差距9迫切需要借助多种助剂的强化作用来提高9还有许多基础性的研究工作有待深入03Y_Al2O3涂层的助催化作用涂层的助催化作用主要是指涂层通过和催化剂活性组分之间的协同作用9对催化剂的性能产生影响09O年代初9由FOrd公司JOhHSOH Matty公司和EHge hard公司共同推出的新一代三效Pd 汽车尾气催化剂9对涂层进行了进一步的改进9充分利用涂层与催化剂活性组分的协同作用9使涂层中的氧化铝和稀土氧化物过渡金属氧化物形成一有机的协作体9Pd在其中发挥主导作用[ 4]9取得了很大的成功0涂层的助催化作用主要表现在以下几个方面03 1储氧作用储氧作用是涂层对催化剂活性组分最主要的作用0催化剂表面上的活性氧是净化废气的关键9特别是对于车用催化剂9尾气中氧含量随发动机的不同运行工况不断变化0利用涂层的储氧作用9在空/燃比变化时9特别是在贫氧状态时能释放出氧原子参加反应9使催化剂在贫氧状态下也能维持较高的活性0储氧助剂应用较多的是Ti Ce 9它们具有独特的氧化性能和离子价态的可变性9能提高催化剂的储氧表面氧恢复能力晶格氧的迁移速度9还能促进的还原[ ]0Ti Ce 等储氧助剂一般占催化剂质量的O %%9它们要求不连续地分散在氧化铝涂层上9助剂晶体覆盖的面积最好是整个贵金属暴露表面的%O%0如果储氧助剂占催化剂的量>8%9助剂晶体就会形成连续的区域9就有可能遮盖更多的贵金属活性成分9降低活性成分的暴露率9转化率也会受到严重影响0如果助剂占催化剂的量<O %9对贵金属的供氧能力会很微弱9又影响转化率[ ]0以Ti 为例9其供氧能力见如下反应,贫氧条件下,Ti Ti/富氧条件下,Ti/Ti3 2提高催化剂的活性和稳定性9降低贵金属的用量涂层中加入一些金属助剂9突出的效果表现在三方面,通过金属的强相互作用9提高贵金属的催化性能阻止高温下贵金属的一些不良反应利用助剂的一些特性9提高净化效率9减少贵金属用量0金属的强相互作用金属与金属氧化物如Pt和Ce 的相互作用被认为是金属的强烈相互作用SMS0涂层中加入金属氧化物助剂后9通过优化SMS相互作用9能提高反应速率[ 6]9弥补贵金属的一些不足0如Ti是还原性氧化物9在Pd/La催化剂中加入Ti 和Rh会产生协同作用9提高Pd和Rh的氧化还原效率9尤其是在贫氧情况下[ 7]0在Pt Ce 催化剂中9经过还原气氛下活化9Pt颗粒完全暴露于高度还原的铈中9铈覆盖层的高度还原性是由于贵金属和金属氧化物之间的连接作用引起的9正是这种还原性覆盖层作为低温下催化剂的活性相0[ 8]阻止贵金属的不良反应在高温富氧条件下9贵金属会发生下面一些不良反应使其本身的活性降低0主要有两方面,高温下贵金属会由小颗粒逐渐聚结9使分散度降低9如汽车尾气催化剂高温贫氧情况时Pt 非常容易烧结使催化剂的可用表面积下降9加入Ce La MO可稳定Pt等贵金属的分散度0<2)高温下贵金属与涂层~助剂会发生化学反应 降低催化性能O 如Rh 会和Y -A12O 3发生反应生成活化能力低的铝酸盐 在6OOC 时就开始慢慢渗入Y -A12O 3的表面 使Rh 和排放废气的接触几率减少[19]O Rh 还与CeO 2反应使其活化能力降低O 目前解决的主要手段是加入金属辅助助剂 使用多层涂层结构O 成功的应用实例有锆的氧化物 它可阻止Rh 向Y -A12O 3涂层中的扩散 Zr ~Ba ~La 的氧化物及CeO 2能提高Rh 催化剂的活性和稳定性O3.2.3提高净化效率减少贵金属用量这方面的助剂主要是稀土元素 加入稀土元素后 对CO ~NO I 的净化效率都有提高O8O 年代初发现CeO 2能特别有效地促进水和气体分子的置换反应 加入CeO 2或Ni ~Mn 的氧化物 对排气的氧化还原有促进作用O La 2O 3能提供额外的~ 促进NO I 的还原 [3]用X 射线光电子能谱研究金属催化剂时发现La 的存在还有助于减少贵金属和Ce 的用量[2O]O部分或全部取代贵金属是环保催化剂今后发展的必然趋势 研究催化剂的高温失效 贵金属催化剂与金属氧化物的化学反应 采用价格较低的贵金属催化剂或优化催化剂中各种贵金属的配比以降低成本 是今后催化剂发展的方向及需重点解决的问题O4其它需要解决的问题自从陶瓷蜂窝载体问世以来 其活性氧化铝涂层的研究有了很大进展 除了上面的综述和分析外 还有以下几方面的问题有待研究O4.1贵金属截留问题Y -A12O 3是一种过渡态的物质 最终会转化为稳态的-A12O 3 而在此转化过程中 涂层会失去表面积且截留住贵金属 特别是铑 从而使从这些催化剂中回收贵金属很难O 一般需要昂贵的~不经济的回收技术 且至多只能回收部分贵金属[21]O4.z 涂层从载体上剥落高温下 氧化铝涂层的热膨胀系数比涂层载体要大一个数量级[22] 因而往往不能很好的相容 经过几次冷热循环 最终会导致涂层破裂~脱落 涂层上负载的催化活性成分也随之掉落 这是影响催化剂的使用寿命的关键[23]O4.a 采用新工艺工业上典型的催化剂制备方法是把活性氧化铝~金属氧化物助剂以及贵金属催化成分一起混合 高度分散在水中以形成浆液 然后把载体浸渍在上述浆液中 以便在载体上沉积一层厚度约9.15~3O5pm 的催化膜 工业上称为 洗涂层 O 这种传统的方法存在两方面的重大问题,<1)这种浆液容易堵塞蜂窝载体的通孔;<2)有一部分贵金属会被活性氧化铝和助剂等成分遮盖 不能全部暴露在催化表面O关于新工艺方面的探索主要集中在采用多涂层结构和溶胶-凝胶法两条途径上 它们共同的特点就是把原先的 洗涂层 分开 先涂好含有各种助剂在内的活性氧化铝涂层之后 再负载催化活性成分 这样可以充分发挥助剂的协同作用 减少贵金属用量 降低成本O 溶胶-凝胶法是先把氢氧化铝胶体涂覆在载体上 然后经高温处理形成Y -A12O 3涂层 这种方法制得的涂层和载体结合较为牢固 目前正在研究之中O5结束语在陶瓷蜂窝载体催化剂的研究中 载体~涂层和催化活性组分是三个密不可分的部分O 当前催化剂面临贵金属资源匮乏~价格昂贵等问题O 涂层除了提高陶瓷蜂窝载体的比表面积~负载活性组931 hrrp ,//china .chemisrrymag .Org 化学通报2OO1年第3期041化学通报2001年第3期分的基本作用外还可以提高载体的机械强度对催化剂的热稳定性~催化活性~使用寿命和抗中毒能力都有影响是催化剂非贵金属化的关键G因此加强陶瓷蜂窝载体涂层的研究有着深远的意义G参考文献[1]甘斯祚傅体华-应用物理化学C第三分册)-北京:高等教育出版社1988:228.[2]Blake K W Andreas A P Ramon L C et al.Chemical Engineering Process1993 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