一种均温蜂窝陶瓷体、制备方法及其用图
【专利摘要】本发明提供了一种能将柴油机尾气温度控制在250～400℃之间的均温蜂窝陶瓷体、制备方法及其用途。本发明以硅铝酸盐材料为基体，添加一定量无机相变材料，并添加导热粉体和造孔剂等材料制备得到。当柴油机尾气温度超过400℃时，无机相变材料发生熔化相变吸热；当尾气温度低于250℃时，无机相变材料相变放热；如此反复，将柴油机尾气温度控制在250～400℃之间，实现催化剂高转化率。同时，所述蜂窝陶瓷体置于排气管喷嘴段与催化剂段之间，在尾气净化过程中，蜂窝陶瓷体的入口端和出口端中任一端封闭的时候，另一端处于开启的状态，这样迫使尾气从通道壁面的空隙穿出，从而过滤颗粒物，省去了DPF装置，节约了成本。
【专利说明】
一种均温蜂窝陶瓷体、制备方法及其用途
技术领域
[0001]本发明属于柴油机尾气净化领域，涉及一种均温蜂窝陶瓷体、制备方法及其用途，尤其涉及一种能将柴油机尾气温度控制在250?400°C之间的均温蜂窝陶瓷体、制备方法及其用途。
【背景技术】
[0002]氮氧化物(NOx)污染是一个全球性的环境问题，引发光化学烟雾、酸雨、温室效应等环境问题，各国相继制定了日趋严格的重型柴油机NOx排放要求。据统计，2011年，虽中国柴油车仅占机动车总保有量的8%，占汽车保有量的17%，但放量约占总排放量的61 %，部分大城市已从煤烟型污染转变为机动车尾气型污染，从而引起了公众广泛的关注。柴油车具有动力性好、燃油经济性高及0)2排放量低等优点，发展迅速。在欧洲，柴油商用车超过90 %，柴油轿车超过50 %，预计到2020年，我国柴油轿车将由0.2 %升至30 %。显而易见，柴油机不仅在中、重型汽车上占有统治地位，轿车柴油机化也是未来汽车动力系统的发展趋势。
[0003]为了达到欧IV排放标准，欧洲和中国均广泛采用V205-W03/Ti0jf化剂尿素选择性催化还原NOx，此技术也可以高效脱除固定源N0X。当柴油机稳定运行时，尾气温度约为180?280°C ;当柴油机高速运行时，尾气温度可高达440°C。但是，目前商业V205_W03/Ti02催化剂的高活性温度窗口窄，一般为300?400°C。
[0004]研究人员对氧化催化剂、三效催化剂或四效催化剂的催化效果进行了大量研究，其主要从污染物联合脱除效果来评价。而中国车辆尾气污染物排放量大、温度窗口宽，且油品质量不过关。因此国内有不少研究人员通过添加稀土或贵金属拓宽催化剂温度窗口，但往往导致催化剂易中毒或使用寿命缩短，且要实现200-600°C的长寿命的催化活性窗口非常困难。
[0005]许多研究者利用车载测试系统评估了中国欧IV车辆的排放情况。傅明亮等指出城市和郊区路况的放系数高于高速路况，并且NO ,排放量均超出欧IV排放标准。李孟良等的测试发现，装载SCR系统的城市公交尾气温度偏低，200°C及以上温度的尾气不超过全部尾气的50%，导致NOx排放量超标。因此，低温下如何降低量是一个研究难点。
[0006]针对柴油机运行时排放的尾气温度偏低或者偏高的问题，科研人员进行了大量的研究。专利CN102758673A设计了电子控制单元驱动加热装置(电磁、电阻发热等)或冷却装置(内部冷却液)工作，将尾气的温度调控在SCR催化系统NOx高转化率温度区间；专利CN202560355U通过溴化钾机组和余热回收装置利用尾气热量实现制冷和制热。但以上技术需要增加额外的制冷或者制热装置，均会增加车载载荷和燃料消耗。
[0007]因此，现有技术中主要存在以下问题:
[0008]1、柴油机处于怠速工况时，尾气温度低于250°C，催化剂转化效率低，特别是城市公交，尾气温度主要介于130?230°C之间，每提高10°C，NOxR化率可提高约6% ;
[0009]2、柴油机处于高工况时，尾气温度高于400°C，催化剂活性逐渐降低。
[0010]3、目前商业催化剂的高活性温度窗口窄，一般为300?400°C，要实现200-600°C的长寿命的催化活性窗口非常困难。
【发明内容】
[0011]针对上述柴油机尾气温度偏低或者偏高，以及催化剂高活性温度窗口窄造成的 N0X排放量的问题，本发明提供了一种能将柴油机尾气温度控制在250?400°C之间的均温蜂窝陶瓷体、制备方法及其用途。
[0012]为达此目的，本发明采用以下技术方案:
[0013]—种均温蜂窝陶瓷体，所述均温蜂窝陶瓷体主要由以下原料制备得到:硅铝酸盐材料、无机相变材料、导热粉体和造孔剂。其中，蜂窝陶瓷体以硅铝酸盐材料为基体，添加助剂，使其可以在700?900°C左右形成低共熔相，从而形成高强度的蜂窝体骨架。
[0014]优选地，所述均温蜂窝陶瓷体还添加有粘结剂、成型助剂或乳化剂中的任意一种或者至少两种的组合。
[0015]以上所述制备均温蜂窝陶瓷体的原料中，还可加入适量的水。
[0016]以上所述“主要由”可以替换成“为”，除上述记载的组分以外，还可以含有这些原料，例如硬脂酸、硬脂酸镁或硬脂酸钠中任意一种或至少两种的组合等。
[0017]优选地，所述硅铝酸盐材料为堇青石、高岭土、活性白土或膨润土中任意一种或至少两种的组合，所述组合典型但非限制性实例有:堇青石和高岭土的组合，高岭土和活性白土的组合，活性白土和膨润土的组合，堇青石、高岭土和活性白土的组合，堇青石、高岭土、 活性白土和膨润土的组合等。
[0018]优选地，所述无机相变材料为碳酸锂、碳酸钾、硝酸锂、硝酸钠、多元氟化物熔盐、 氢氧化物熔盐、氟化物熔盐、多元碳酸熔盐或多元硝酸盐熔盐中任意一种或至少两种的组合，所述组合典型但非限制性实例有:碳酸锂和碳酸钾的组合，硝酸锂和硝酸钠的组合，硝酸钠和多元氟化物熔盐的组合，氢氧化物熔盐和氟化物熔盐的组合，氟化物熔盐和多元碳酸熔盐的组合，多元碳酸熔盐和多元硝酸盐熔盐的组合，碳酸锂、碳酸钾、硝酸锂和硝酸钠的组合，多元氟化物熔盐、氢氧化物熔盐、氟化物熔盐和多元碳酸熔盐的组合，碳酸锂、碳酸钾、硝酸锂、硝酸钠、多元氟化物熔盐、氢氧化物熔盐、氟化物熔盐、多元碳酸熔盐和多元硝酸盐熔盐的组合等。
[0019]其中，无机相变材料作为相变储热材料，相变温度约为400°C。尾气温度低于 250°C，无机相变材料相变放热；尾气温度高于400°C，无机相变材料发生熔化相变储热；如此反复，将柴油机尾气温度控制在250?400°C之间。同时由于碳酸熔盐体系相变焓较大、 对设备腐蚀性相对较小、价格适中，在该温度范围内适合用于复合结构储热材料的配方。
[0020]优选地，所述导热粉体为石墨、青铜粉体、铁粉体、铝粉体、镁粉体或锰粉体中任意一种或至少两种的组合，所述组合典型但非限制性实例有:石墨和青铜粉体的组合，铁粉体和铝粉体的组合，铝粉体和镁粉体的组合，铝粉体、镁粉体和锰粉体的组合，石墨、青铜粉体、铁粉体和铝粉体的组合，石墨、青铜粉体、铁粉体、铝粉体、镁粉体和锰粉体的组合等，进一步优选为石墨和/或青铜粉体。
[0021]其中，添加导热性能好的导热粉体，是为了提高蜂窝体的吸热和放热速率。
[0022]优选地，所述造孔剂为生淀粉、锯末、煤粉或碳酸铵中任意一种或至少两种的组合，所述组合典型但非限制性实例有:生淀粉和锯末的组合，锯末、煤粉和碳酸铵的组合，生淀粉、锯末、煤粉和碳酸铵的组合等。
[0023]其中，多孔蜂窝陶瓷体主要分为泡沫型和网眼型，泡沫型多孔陶瓷体的气孔孤立，渗透率低；而网眼型多孔陶瓷体具有三维网状开孔骨架结构，气孔相互贯通，流体通过时，压降小，表面积大，与流体接触效率高，质轻，广泛用于催化剂载体、固体热交换器、高温烟气处理等。在原料中添加造孔剂，使造孔剂在胚体中占据一定的空间，经烧结后造孔剂离开基体形成气孔而制得多孔陶瓷。这种工艺制备的多孔陶瓷气孔率高到50%，且具有较高的强度。造孔剂不能与基体反应，且在加热过程中易于脱除，无有害残留物。
[0024]优选地，所述粘结剂为聚丙烯酰胺、甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素、聚乙烯醇或聚环氧乙烷中任意一种或至少两种的组合，所述组合典型但非限制性实例有:聚丙烯酰胺和甲基纤维素的组合，羟丙基甲基纤维素和聚乙烯醇的组合，聚乙烯醇和聚环氧乙烷的组合，聚丙烯酰胺、甲基纤维素和羟丙基甲基纤维素的组合，聚丙烯酰胺、甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素、聚乙烯醇和聚环氧乙烷的组合等。
[0025]优选地，所述成型助剂为SiC纤维、玻璃纤维或尼龙中任意一种或至少两种的组合，所述组合典型但非限制性实例有:SiC纤维和玻璃纤维的组合，玻璃纤维和尼龙的组合，SiC纤维、玻璃纤维和尼龙的组合等。
[0026]优选地，所述乳化剂为醇胺。
[0027]优选地，所述醇胺为乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺或二甘乙醇胺中任意一种或至少两种的组合，所述组合典型但非限制性实例有:乙醇胺和二乙醇胺的组合，三乙醇胺和二甘乙醇胺的组合，乙醇胺、二乙醇胺和三乙醇胺的组合，乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺和二甘乙醇胺的组合等。
[0028]优选地，所述蜂窝陶瓷体中无机相变材料的用量为硅铝酸盐材料的40?10wt %，例如 40wt %、41wt %、45wt %、50wt %、55wt %、60wt %、65wt %、70wt %、75wt %、80wt %、85wt %、90wt %、95wt %、99wt %或10(^1:%等。当无机相变材料的用量小于娃招酸盐材料的40被％时，会导致蜂窝陶瓷体均衡温度的能力下降，达不到将尾气温度控制在250?400°C范围内的目标；当无机相变材料的用量大于硅铝酸盐材料的100被％时，会导致陶瓷蜂窝体的强度下降。
[0029]优选地，导热粉体的用量为硅铝酸盐材料的0.5?10wt%，例如0.5wt%、0.6wt % N Iwt % N 1.5wt %、2wt % n2.5wt %、3wt %^3.5wt %、4wt %^4.5wt %、5wt %、5.5wt %、6wt %、6.5wt %、7wt %、7.5wt %、8wt %、8.5wt %、9wt %、9.5wt %、9.9wt % 或1wt %等。
[0030]优选地，造孔剂的用量为娃招酸盐材料的5?20wt%，例如5wt%、5.lwt%、
5.5wt %、6wt %、6.5wt %、7wt %、7.5wt %、8wt %、8.5wt %、9wt %、9.5wt % 1wt %、10.5wt %、I Iwt % N11.5wt %、12wt % 12.5wt %、13wt % 13.5wt %、14wt %、14.5wt %、15wt % N15.5wt % N 16wt % 16.5wt %、17wt % 17.5wt %、18wt % 18.5wt %、19wt %、19.5wt%、19.9wt%S20wt%等。当造孔剂的用量小于娃招酸盐材料的5*1:%时，会使陶瓷体的孔隙率偏小，气体通过时，压降较大；当造孔剂的用量大于硅铝酸盐材料的20wt%时，会使陶瓷体的孔隙率偏大，机械强度下降。
[0031]优选地，粘结剂的用量为娃招酸盐材料的10?30wt%，例如10wt%、10.lwt%、13wt%N 15wt%N 17wt%、20wt%、23wt%、25wt%、27wt%、29.9?^%或 30wt%等。
[0032]优选地，成型助剂的用量为硅铝酸盐材料的0.5?1wt %，例如0.5wt %、0.51wt % N Iwt % N 1.5wt %、2wt % ^2.5wt %、3wt % ^3.5wt %、4wt %、4.5wt %、5wt %、5.5wt %、6wt %、6.5wt %、7wt % ^7.5wt %、8wt % ^8.5wt %、9wt % ^9.5wt % ^9.99wt % 或1wt %等。
[0033]优选地，乳化剂的用量为硅铝酸盐材料的0.5?5wt%，例如0.5wt%,0.6wt%,Iwt % N 1.5wt%、2wt%、2.5wt%、3wt%、3.5wt%、4wt%、4.5wt%、4.9?^%或 5wt%等。
[0034]以上所述的均温蜂窝陶瓷体的制备方法，所述方法包括以下步骤:
[0035](I)将硅铝酸盐材料、无机相变材料、导热粉体、造孔剂与任选地成型助剂混合均匀后加入水和任选地乳化剂，然后进行捏合、搅拌、混炼、陈腐和成型，得到蜂窝陶瓷胚体；
[0036](2)将步骤(I)得到的蜂窝陶瓷胚体依次进行分段干燥和分段焙烧，得到均温蜂窝陶瓷体。
[0037]其中，所述步骤(I)还可以为在原料粉体中加入水然后进行搅拌、混炼、陈腐和成型，得到蜂窝陶瓷胚体。
[0038]优选地，步骤⑴中将硅铝酸盐材料、无机相变材料、导热粉体和造孔剂在100?110°C下进行干燥，然后冷却并过筛。其中，原料粉体的干燥温度可为100°C、100.1°C、101Γ、102Γ、103Γ、104Γ、105Γ、106Γ、107Γ、108Γ、109Γ、109.9°C或 IlOcC等。
[0039]优选地，所述过筛的目数<0.1mm,例如 0.099mm、0.09mm、0.08m、0.07mm、0.06mm、
0.05mm.0.04mm.0.03mm、0.02mm、0.01mm 或 0.009mm 等。
[0040]优选地，所述步骤(I)中水的用量为硅铝酸盐材料的20?60wt %，例如20.0lwt %、23wt %、25wt %、27wt %、30wt %、33wt %、35wt %、37wt %、40wt %、43wt %、45wt %、47wt %、50wt %、53wt %、55wt %、57wt %、59.99wt % 或 60wt % 等。
[0041 ] 优选地，所述混炼在螺旋混炼机中进行。
[0042]优选地，所述混炼次数为3?5次，例如3次、4次或5次等。
[0043]优选地，所述陈腐时间为20 ?30h，例如 20h、20.lh、21h、22h、23h、24h、25h、26h、27h、28h、29h、29.9h或30h等，进一步优选为22?26h，特别优选为24h。
[0044]优选地，所述步骤⑵中分段干燥为三段或三段以上干燥，例如三段干燥、四段干燥、五段干燥或六段干燥及以上等。其中，分段干燥主要可分为预干燥、主干燥和完成干燥等三个阶段，可以解决因蜂窝体的干缩潮胀性和壁面内外的温度、湿度的不平衡性导致的开裂、弯曲等问题。
[0045]优选地，所述分段干燥中各段干燥温度不同。
[0046]优选地，所述分段干燥为依次在55?65°C下干燥4?6h，干燥温度可为55 °C、55.rC、56°C、57°C、58°C、59°C、60°C、61°C、62°C、63°C、64°C、64.9°C或 65°C等，干燥时间可为 4h、4.lh、4.3h、4.5h、4.7h、5h、5.3h、5.5h、5.7h、5.99h 或 6h 等；75 ?85 °C 下干燥2?4h，干燥温度可为75 °C、75.1 °C、77 °C、80 °C、83 °C、84.9 °C或85 °C等，干燥时间可为2h、
2.lh、2.3h、2.5h、2.7h、3h、3.3h、3.5h、3.7h、3.99h 或 4h 等；在 100 ?110 °C 下干燥 7 ?9h，干燥温度可为 100。。、100.1°C、101°C、102°C、103°C、104°C、105°C、106°C、107°C、108°C、109 °C、109.99 °C 或 110 °C 等，干燥时间可为 7h、7.lh、7.3h、7.5h、7.7h、8h、8.3h、8.5h、
8.7h、8.99h 或 9h 等。
[0047]优选地，所述分段干燥为依次在60°C下干燥5h，在80°C下干燥3h，在105°C下干燥 8h〇
[0048]优选地，所述步骤(2)中分段焙烧分为两段或两段以上焙烧，例如两端焙烧、三段焙烧、四段焙烧或五段焙烧及以上等。进行分段焙烧首先是为了将添加剂充分除去，避免有机物来不及燃烧，导致积碳等问题。
[0049]优选地，所述分段焙烧中各段焙烧温度不同。
[0050]优选地，所述分段焙烧为依次在240?260 °C下焙烧7?9h，焙烧温度可为240 °C、 240.1°C、243°C、245°C、247°C、250°C、253°C、255°C、257°C、259.9°C 或 260°C 等，焙烧时间可为 7h、7.lh、7.3h、7.5h、7.7h、8h、8.3h、8.5h、8.7h、8.99h 或 9h 等；在 400 ?500°C下焙烧 14 ?16h，焙烧时间为 400 °C、400.rC、405 °C、410 °C、415 °C、420 °C、425 °C、430 °C、435 °C、 440 °C、445 °C、450 °C、455 °C、460 °C、465 °C、470 °C、475 °C、480 °C、485 °C、490 °C、495 °C、 499.9°C 或 500°C 等。
[0051]优选地，所述分段焙烧为依次在250°C下焙烧8h，在450°C下焙烧15h。
[0052]优选地，所述制备方法包括以下步骤:
[0053](1)将硅铝酸盐材料、无机相变材料、导热粉体和造孔剂在100?110°C下进行干燥，然后冷却并过筛，得到处理后粉体；
[0054](2)将步骤(1)得到的处理后粉体与粘结剂和成型助剂混合均匀后加入用量为 20?60wt%的水和乳化剂，然后进行捏合、搅拌、在螺旋混炼机中混炼3?5次、陈腐20? 30h和成型，得到蜂窝陶瓷胚体；
[0055](3)将步骤⑵得到的陶瓷胚体依次在55?65 °C下干燥4?6h，在75?85 °C 下干燥2?4h，在100?110°C下干燥7?9h，然后依次在240?260°C下培烧7?9h，在 400?500°C下焙烧14?16h，得到均温蜂窝陶瓷体。
[0056]以上方法制备得到的均温蜂窝陶瓷体的尺寸为7.66〃 X 8〃 (8〃) /lOOcps1、 7.66"X8"(8")/200cps1、7.66"X8"(8")/300cpsi 或 7.66"X8"(8")/400cpsi 等。
[0057]以上所述的均温蜂窝陶瓷体的用途，其应用于柴油机尾气净化领域。
[0058]所述的均温蜂窝陶瓷体可置于排气管喷嘴段与催化剂段之间。
[0059]此外，还可以使用导热性良好的金属蜂窝陶瓷体，外壁采用熔点在200?300°C附近的熔融盐进行相变储热，或是采用电加热或是冷却控制金属蜂窝体的温度，实现尾气均温功能。
[0060]与现有技术相比，本发明具有以下有益效果:
[0061]1、柴油机处于怠速工况时，尾气温度低于250°C，无机相变材料相变放热；柴油机处于高工况时，尾气温度高于40(TC，无机相变材料发生熔化相变储热；如此反复，将柴油机尾气温度控制在250?400°C之间，使尾气的温度落入催化剂的高活性温度窗口里，从而提高了尾气中转化率，使N0，的转化率达到了 76 %以上，在低温区，较现有技术提高了 90%以上。
[0062]2、所述的均温蜂窝陶瓷体可置于排气管喷嘴段与催化剂段之间，在尾气净化过程中，蜂窝陶瓷体的入口端和出口端中任一端封闭的时候，另一端处于开启的状态，这样迫使尾气从通道壁面的空隙穿出，从而过滤颗粒物，省去了 DPF装置，节约了成本。
【附图说明】
[0063]图1是本发明均温蜂窝陶瓷体和SCR催化器用于尾气净化中的装置示意图；
[0064]图2是采用实施例1制得的均温蜂窝陶瓷体的装置进行测试的结果图；
[0065]其中，1-均温蜂窝陶瓷体，2-SCR催化器。
【具体实施方式】
[0066]下面结合附图并通过【具体实施方式】来进一步说明本发明的技术方案。
[0067]以下各实施例分别对均温蜂窝陶瓷体的制备和SCR催化器的制备进行了举例，下述的实例仅仅是本发明的简易例子，并不代表或限制本发明的权利保护范围，本发明的保护范围以权利要求书为准。
[0068]实施例1:均温蜂窝陶瓷体
[0069](I)粉体的预处理，将高岭土 10kg(硅酸铝盐材料)、无机相变材料(42.7%Li2C03+57.3% K2CO3) 1kg(硅铝酸盐材料的10wt % )、导热粉体石墨0.8kg(硅铝酸盐材料的Swt0Z0 )和造孔剂淀粉Ikg(硅铝酸盐材料的10wt% )在105°C下干燥，冷却、筛分至<0.1mm ；
[0070](2)将已预处理的粉体、粘结剂聚丙烯酰胺Ikg(硅铝酸盐材料的10wt% )和成型助剂玻璃纤维0.5kg(硅铝酸盐材料的5wt% )，混合均匀，在干混后的粉体中分步加入水4kg (娃招酸盐材料的40wt% )和乳化剂乙醇胺0.3kg (娃招酸盐材料的3wt% )，搅拌机内充分搅拌，螺旋混炼机混炼3-5次，混合均匀后陈腐24h，然后通过挤压成型设备得到蜂窝胚体；
[0071](3)将蜂窝胚体在空气氛围下进行三段干燥:60°C干燥5h，80°C干燥3h，105°C干燥8h，然后进行两段焙烧:250°C焙烧8h，450°C焙烧15h，得到均温蜂窝陶瓷体，尺寸为7.66" X 8" (8")/10cpsi。
[0072]将制得的均温蜂窝陶瓷体，应用于如图1所示的装置中进行效果测试，测试结果如图2中所示，图中横坐标为处理前尾气的温度，左边的纵坐标为经所述装置处理后的温度，由图中可以看出，经所述装置处理后的尾气温度均控制在250?400°C之间，同时转化率可以达到80 %。
[0073]实施例2:均温蜂窝陶瓷体
[0074]除步骤⑴中堇青石1kg (娃酸招盐材料)、无机相变材料(LiN03+NaN03) 7kg (娃招酸盐材料的70wt%)、导热粉体石墨Ikg (娃招酸盐材料的1wt % )和造孔剂煤粉2kg (娃铝酸盐材料的20wt% )在100°C干燥；步骤(2)中粘结剂聚丙烯酰胺0.3kg(硅铝酸盐材料的30wt% )，成型助剂SiC纤维Ikg (娃招酸盐材料的1wt % )，水6kg (娃招酸盐材料的60wt% )和乳化剂二乙醇胺0.5kg(硅铝酸盐材料的5wt% )，陈腐22h ;步骤(3)中分段干燥:55°C干燥6h、75°C干燥4h和100°C干燥9h，分段焙烧:240°C焙烧9h和400°C干燥16h夕卜，其他过程均与实施例1中相同，得到均温蜂窝陶瓷体。
[0075]将制得的均温蜂窝陶瓷体，应用于如图1所示的装置中进行效果测试，经所述装置处理后的尾气温度均控制在250?400°C之间，同时转化率达到了 77%。
[0076]实施例3:均温蜂窝陶瓷体
[0077]除步骤⑴中硅铝酸盐材料活性白土 10kg、无机相变材料(多元碳酸熔盐)4kg(娃错酸盐材料的40wt% )、导热粉体石墨和青铜粉体的混合物0.05kg(娃错酸盐材料的〇.5wt% )和造孔剂碳酸铵0.5kg(娃错酸盐材料的5wt% );步骤(2)中粘结剂甲基纤维素2kg (硅铝酸盐材料的20wt % )，成型助剂尼龙0.05kg (硅铝酸盐材料的0.5wt % )、 乳化剂三乙醇胺0.05kg(硅铝酸盐材料的0.5wt% )，陈腐26h ;步骤(3)中分段干燥:65°C 干燥4h、85°C干燥2h和110°C干燥7h，分段焙烧:260°C焙烧7h和500°C干燥14h外，其他过程均与实施例1中相同，得到均温蜂窝陶瓷体。
[0078]将制得的均温蜂窝陶瓷体，应用于如图1所示的装置中进行效果测试，经所述装置处理后的尾气温度均控制在250?400°C之间，同时转化率达到了 76%。
[0079]实施例4:均温蜂窝陶瓷体
[0080]除步骤⑴中硅铝酸盐材料堇青石和高岭土的混合物10kg、无机相变材料(氟化物熔盐)7kg (硅铝酸盐材料的70wt % )、导热粉体铁粉体和铝粉体的混合物lkg (硅铝酸盐材料的l〇wt% )，造孔剂碳酸铵lkg(娃错酸盐材料的10wt% );步骤⑵中粘结剂聚乙稀醇2kg (娃错酸盐材料的20wt % )，成型助剂玻璃纤维0.5kg (娃错酸盐材料的5wt % )，乳化剂二甘乙醇胺0.5kg(硅铝酸盐材料的5wt% )，额外添加硬脂酸镁，陈腐20h外，其他过程均与实施例1中相同，得到均温蜂窝陶瓷体。
[0081]将制得的均温蜂窝陶瓷体，应用于如图1所示的装置中进行效果测试，经所述装置处理后的尾气温度均控制在250?400°C之间，同时转化率达到了 78%。
[0082]实施例5:均温蜂窝陶瓷体
[0083]除步骤(1)中硅铝酸盐材料为堇青石和高岭土的混合物、无机相变材料为多元硝酸盐熔盐、导热粉体为镁粉体和锰粉体的混合物；步骤(2)中粘结剂为羟丙基甲基纤维素， 额外添加硬脂酸镁和硬脂酸钠的组合物，陈腐30h外，其他过程均与实施例1中相同，得到均温蜂窝陶瓷体。
[0084]将制得的均温蜂窝陶瓷体，应用于如图1所示的装置中进行效果测试，经所述装置处理后的尾气温度均控制在250?400°C之间，同时转化率达到了 77%。
[0085]实施例6:SCR催化器制备
[0086]V205-W03/Ti02催化剂15kg，煤灰10kg，铝溶胶1.5kg，玻璃纤维0.5kg，充分混合， 分次加入5kg水，搅拌机内充分搅拌，螺旋混炼机内混炼3-5次，挤压成型，空气中干燥 10h，然后在烘箱中80°C下干燥8h，500°C焙烧4h，随炉冷却得到蜂窝SCR催化器，尺寸为 7.66〃X8〃(8〃)/10〇Cpsi。将SCR催化器应用于如图1所示的装置中进行效果测试，测试结果如图2中所示。
[0087]对比例1:仅采用实施例6所制备的SCR催化器，不使用均温蜂窝陶瓷体，对尾气进行处理，燃烧尾气温度为180°C时，测得N0X的转化率为32%。
[0088]对比例2:除无机相变材料的用量为5wt%，其他条件与步骤均与实施例1中相同， 制得均温蜂窝陶瓷体，对尾气进行处理，燃烧尾气温度为180°C时，经过均温蜂窝陶瓷体后， 尾气温度约为200°C，此时测得N0X的转化率约为41 %。
[0089]对比例3:除无机相变材料的用量为200wt %，其他条件与步骤均与实施例1中相同，制得均温蜂窝陶瓷体，对尾气进行处理，燃烧尾气温度为180°C时，经过均温蜂窝陶瓷体后，尾气温度约为260°C，此时测得N0X的转化率约为76%。
[0090]对比例4:除造孔剂的用量为0.5wt%，其他条件与步骤均与实施例1中相同，制得均温蜂窝陶瓷体，对尾气进行处理，燃烧尾气温度为180°C时，经过均温蜂窝陶瓷体后，尾气温度约为215°C，此时测得NOx的转化率约为50%。
[0091]对比例5:除造孔剂的用量为50wt%，其他条件与步骤均与实施例1中相同，制得均温蜂窝陶瓷体，对尾气进行处理，燃烧尾气温度为180°C时，经过均温蜂窝陶瓷体后，尾气温度约为193°C，此时测得NOx的转化率约为38%。
[0092]从实施例1-6以及对比例1-5可以看出，将本发明所述的均温蜂窝陶瓷体用于尾气处理，可以将柴油机尾气温度控制在250?400°C之间，提高催化剂的反应活性，从而提高NOx的转化率，使NO x的转化率达到76%以上，较现有技术提高了。同时，本发明所述的蜂窝陶瓷体可置于排气管喷嘴段与催化剂段之间，在尾气净化过程中，蜂窝陶瓷体的入口端和出口端之间任一端封闭的时候，另一端处于开启的状态，这样迫使尾气从通道壁面的空隙穿出，从而过滤颗粒物，省去了 DPF装置，节约了成本。
[0093]
【申请人】声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细结构特征以及处理方法，但本发明并不局限于上述详细结构特征以及处理方法，即不意味着本发明必须依赖上述详细结构特征以及处理方法才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明所选用部件的等效替换以及辅助部件的增加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
【主权项】
1.一种均温蜂窝陶瓷体，其特征在于，所述均温蜂窝陶瓷体主要由以下原料制备得到:硅铝酸盐材料、无机相变材料、导热粉体和造孔剂。2.根据权利要求1所述的均温蜂窝陶瓷体，其特征在于，所述均温蜂窝陶瓷体还添加有粘结剂、成型助剂或乳化剂中的任意一种或者至少两种的组合； 优选地，所述娃招酸盐材料为堇青石、高岭土、活性白土或膨润土中任意一种或至少两种的组合； 优选地，所述无机相变材料为碳酸锂、碳酸钾、硝酸锂、硝酸钠、多元氟化物熔盐、氢氧化物熔盐、氟化物熔盐、多元碳酸熔盐或多元硝酸盐熔盐中任意一种或至少两种的组合；优选地，所述导热粉体为石墨、青铜粉体、铁粉体、铝粉体、镁粉体或锰粉体中任意一种或至少两种的组合，进一步优选为石墨和/或青铜粉体； 优选地，所述造孔剂为生淀粉、锯末、煤粉或碳酸铵中任意一种或至少两种的组合；优选地，所述粘结剂为聚丙烯酰胺、甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素、聚乙烯醇或聚环氧乙烷中任意一种或至少两种的组合； 优选地，所述成型助剂为SiC纤维、玻璃纤维或尼龙中任意一种或至少两种的组合； 优选地，所述乳化剂为醇胺； 优选地，所述醇胺为乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺或二甘乙醇胺中任意一种或至少两种的组合。3.根据权利要求1或2所述的均温蜂窝陶瓷体，其特征在于，所述均温蜂窝陶瓷体中无机相变材料的用量为硅铝酸盐材料的40?10wt% ; 优选地，导热粉体的用量为硅铝酸盐材料的0.5?10wt% ; 优选地，造孔剂的用量为硅铝酸盐材料的5?20wt% ； 优选地，粘结剂的用量为娃招酸盐材料的10?30wt% ； 优选地，成型助剂的用量为硅铝酸盐材料的0.5?10wt% ； 优选地，乳化剂的用量为硅铝酸盐材料的0.5?5wt%。4.根据权利要求1-3任一项所述的均温蜂窝陶瓷体的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤: (1)将硅铝酸盐材料、无机相变材料、导热粉体、造孔剂与任选地粘结剂和任选地成型助剂混合均匀后加入水和任选地乳化剂，然后进行捏合、搅拌、混炼、陈腐和成型，得到蜂窝陶瓷胚体； (2)将步骤(I)得到的蜂窝陶瓷胚体依次进行分段干燥和分段焙烧，得到均温蜂窝陶瓷体。5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(I)中将硅铝酸盐材料、无机相变材料、导热粉体和造孔剂在100?110°C下进行干燥，然后冷却并过筛； 优选地，所述过筛的目数< 0.1mm06.根据权利要求4或5所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(I)中水的用量为硅铝酸盐材料的20?60wt% ； 优选地，所述混炼在螺旋混炼机中进行； 优选地，所述混炼次数为3?5次； 优选地，所述陈腐时间为20?30h，进一步优选为22?26h，特别优选为24h。7.根据权利要求4-6任一项所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中分段干燥为 三段或三段以上干燥；优选地，所述分段干燥中各段干燥温度不同；优选地，所述分段干燥为依次在55?65°C下干燥4?6h，在75?85°C下干燥2?4h， 在100?110°C下干燥7?9h ;优选地，所述分段干燥为依次在60°C下干燥5h，在80°C下干燥3h，在105°C下干燥8h。8.根据权利要求4-7任一项所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中分段焙烧为 两段或两段以上焙烧；优选地，所述分段焙烧中各段焙烧温度不同；优选地，所述分段焙烧为依次在240?260 °C下焙烧7?9h，在400?500 °C下焙烧 14 ?16h ;优选地，所述分段焙烧为依次在250°C下焙烧8h，在450°C下焙烧15h。9.根据权利要求4-8任一项所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步 骤:(1)将硅铝酸盐材料、无机相变材料、导热粉体和造孔剂在100?110°c下进行干燥，然 后冷却并过筛，得到处理后粉体；(2)将步骤(1)得到的处理后粉体与粘结剂和成型助剂混合均匀后加入用量为硅铝酸 盐材料的20?60wt%的水和乳化剂，然后进行捏合、搅拌、在螺旋混炼机中混炼3?5次、 陈腐20?30h和成型，得到蜂窝陶瓷胚体；(3)将步骤⑵得到的陶瓷胚体依次在55?65°C下干燥4?6h，在75?85°C下干燥 2?4h，在100?110°C下干燥7?9h，然后依次在240?260°C下焙烧7?9h，在400? 500°C下焙烧14?16h，得到均温蜂窝陶瓷体。10.根据权利要求1-3任一项所述的均温蜂窝陶瓷体的用途，其应用于柴油机尾气净 化领域。
【文档编号】C04B33/04GK105985132SQ201510098302
【公开日】2016年10月5日
【申请日】2015年3月5日
【发明人】甘丽娜, 余剑, 郭凤, 杨娟, 唐诗白, 许光文
【申请人】中国科学院过程工程研究所