金属载体的活性氧化铝涂层工艺研究

摘要

机动车尾气排放造成的大气环境污染问题日趋严重,采用三元净化催化剂的机外净化方法是目前治理机动车尾气排放最为有效的措施之一.但是,金属载体和活性涂层的结合强度一定程度上制约了金属蜂窝催化剂的推广应用,如何改善并提高二载涂层在基体合金表面的牢固度已成为研究者关注的问题. 本文围绕Fe-Cr-Al金属载体的活性涂层工艺展开研究,利用SEM、XRD、EDX和BET等表征技术并结合超声波检测、热冲击性能实验等手段,考察了金属载体预处理工艺条件及浆料固含量、粒径分布、浆料pH值及铈锆添加等对涂层性能的影响. 预处理工艺条件研究结果表明:最佳的预处理条件是950℃空气气氛氧化10h,采用该条件预处理后,金属载体的表面性能得到了显著改善.一方面,载体表面形成α氧化铝过渡层,大幅增加了载体表面粗糙度和比表面积,提高了二载涂层和载体结合的牢固度；另一方面,高温处理改善了Fe、Cr、A1三种元素在载体表面的分布状态,A1元素向载体表层扩散,而元素Fe、Cr向内层迁移. 浆料制备工艺研究结果表明:浆料最优配方为固含量35wt.﹪、pH值4.0、CZ/Al<,2>O<,3>比例控制在30﹪左右、粒径分布西d<,90>在10.00μm以下.采用该配方可使涂层保持较高的负载量和较小的脱落率,显著提高了涂层的均匀性和热稳定性,对开发制备长寿命、高性能的尾气净化催化剂有较好的理论指导. 通过研究得到的最佳预处理工艺条件对金属载体进行表面处理后,利用最优化浆料配方对金属载体进行二载涂层的涂覆,发现涂层的比表面和脱溶率的综合指标较好,能较好满足催化剂的负载要求.

目录

文摘

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前言

第一章 文献综述

1.1概述

1.1.1机动车尾气污染

1.1.2机动车尾气排放控制技术

1.2机动车尾气净化催化剂

1.2.1机动车尾气净化催化剂的活性组分

1.2.2机动车尾气净化催化剂的助催化剂

1.2.3机动车尾气净化催化剂的载体

1.3机动车尾气净化催化剂载体的研究现状

1.3.1机动车尾气净化催化剂对载体的要求

1.3.2尾气净化催化剂载体的分类

1.4机动车尾气净化催化剂涂层的研究

1.4.1金属载体涂层的改性

1.4.2金属载体涂层的制备

1.4.3金属载体表面预处理工艺

1.5课题研究目的及意义

第二章 实验部分

2.1研究思路及路线

2.1.1金属载体预处理的目的

2.1.2涂层工艺的优化

2.1.3研究路线

2.2实验材料及主要仪器

2.2.1实验试剂及材料

2.2.2主要实验仪器

2.3金属载体表面预处理

2.3.1高温氧化

2.3.2酸性刻蚀

2.3.3酸性刻蚀后高温氧化

2.4铈锆固溶体的制备

2.5涂层的制备

2.5.1涂层浆料的制备

2.5.2涂层的制备

2.6涂层性能的测试与表征

2.6.1涂层牢固度测试

2.6.2比表面积测定(BET)

2.6.3X射线衍射分析(XRD)

2.6.4扫描电子显微镜(SEM)

2.6.5背散射电子衍射仪(EDX)

第三章 实验结果

3.1预处理工艺对金属载体的表面性能的影响

3.1.1预处理对金属载体表面形貌的影响

3.1.2预处理对金属载体表面元素分布的影响(EDX)

3.1.3预处理对金属载体表面结构的影响(XRD)

3.2浆料制备工艺对涂层性能影响的测试结果

3.2.1浆料固含量对涂层负载量及脱落率的影响

3.2.2浆料pH值对涂层性能的影响

3.2.3浆料粒径分布对浆液性能及涂层性能的影响

3.2.4添加CZ量对涂层比表面积及热稳定性的影响

3.2.5添加不同铈锆化合物对涂层性能的影响

3.3金属载体最优化预处理工艺后金属载体的表面性能

第四章 分析与讨论

4.1金属载体预处理工艺对金属载体表面性能的影响

4.1.1预处理工艺对金属载体表面形貌的影响

4.1.2预处理工艺对金属载体表面元素分布的影响

4.1.3预处理工艺对金属载体表面结构的影响

4.2浆料制备工艺对涂层性能的影响

4.2.1浆液的固含量对涂层负载量的影响

4.2.2浆液的pH值对涂层性能的影响

4.2.3浆液的粒径分布对浆液及涂层性能的影响

4.2.4助剂的添加对涂层性能的影响

4.3金属载体的表面处理对涂层的结合强度的影响

第五章 结论

参考文献

发表论文和科研情况说明

致谢