一種互嵌合氮氧化物還原載體涂層的制備方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種互嵌合氮氧化物還原載體涂層的制備方法，應用于汽車尾氣的 SCR、POC、D0C和DPF等后處理行業。
【背景技術】
[0002] 當前，全球面臨能源和環境的綜合挑戰。在傳統汽車的排放達標的技術手段選擇 方面，人們仍然面臨不少的難題，例如，如何選擇后處理的載體和催化劑等方面。
[0003] 后處理載體是構成車用后處理平臺的關鍵因素，截止到目前為止，在后處理載體 方面絕大多數是進口的陶瓷載體，這種陶瓷載體的機械強度稍差，不太適應于中國的實際 情況；同樣，成熟的金屬載體也是被國外的技術和專利壟斷，成為制約中國后處理產業發展 的關鍵因素。
[0004] 與陶瓷載體相比，金屬載體的優點主要有：（1)比表面積大，孔壁更薄、孔隙率更 高；（2)抗震性能好，金屬具有一定的延展性，具有更高的抗熱沖擊性和機械強度，與殼體 熱膨脹情況相當，容易匹配和安裝，使用壽命長。（3)起燃速度更快，金屬載體熱容小、熱導 率高、能確保催化劑的快速啟動。
[0005] 然而，金屬載體由于本身材質的原因，其熱膨脹系數等理化性質與催化劑、活化劑 等無機固體材料具有較大的差異，這就導致金屬載體在負載活性層和催化層時難以達到比 擬陶瓷載體的結合強度。尤其在后處理載體的使用過程中，在高溫惡劣環境下以及冷熱沖 擊情況下，無機涂層與金屬載體本身非常容易發生分離、脫落的情況。造成涂覆困難、工藝 復雜、費料較多、易脫落、后處理性能不穩定、處理器壽命短等諸多問題。
[0006] 經過檢索發現有很多與金屬載體、涂層相關的專利存在，例如，專利申請號為 200810218986. 4的'摩托車尾氣催化劑金屬載體過渡層的涂覆方法'中，使用水鋁石和硝酸 鎂配制成一種過渡層處理液，然后將經過預處理的金屬載體浸入處理液中涂覆、高溫燒結 得到一種過渡層；專利申請號為200610165094. 3的'一種高比表面積三氧化二鋁涂層制備 方法及用該方法制備的涂層和金屬載體三效催化器'中，采用三氧化二鋁研磨后加入醇類 配制成漿料，涂覆在金屬載體表面，后經過干燥、焙燒、老化處理得到三氧化二鋁涂層；申請 號為201210120731.0的'一種用于固態尿素水解制氨的催化劑涂層及其制備方法'中，采 用溶膠凝膠法在鐵鉻鋁合金載體上制備了Ti02-Al203涂層；等等。沒有與本專利申請項相 同或者近似的專利存在。

【發明內容】

[0007] 本發明的目的在于提供一種互嵌合氮氧化物還原載體涂層的制備方法，其針對現 有的金屬載體應用過程中存在的難涂覆和易脫落的問題，采用水性鋁銀漿材料和無機涂 層漿料參與到中間過渡層的制備之中，一方面鋁銀漿材料與金屬載體表面結合緊密，水性 體系環保、無污染；另一方面氧化鋁凝膠漿料含有大量的氧化鋁活性材料，具有高比表面 積，催化劑負載其上與之結合能夠提升催化活性。金屬的鋁的熱膨脹系數為23.8 (單位為 10 6/°C，下同)，氧化鋁的熱膨脹系數為8. 8,采用鋁銀漿材料作為過渡層，在經過熱處理后， 可以使鋁銀漿層轉變成鋁和氧化鋁的復合材料，進而使該層的熱膨脹系數接近于不銹鋼材 料的11，使鋁銀漿涂層，此外，采用該方法制備的載體涂層能夠顯著改善金屬載體與無機涂 層之間的熱失配問題，提升了涂層在經受冷熱沖擊時的抗脫落能力，增加了使用壽命，具有 很高的實用價值；改善金屬纖維載體和活性催化涂層之間的粘接強度和結合力，提高催化 劑涂層的活性，減少脫落，提高后處理器的使用壽命，從而降低維護和更換成本。
[0008]本發明的技術方案是這樣實現的：一種互嵌合氮氧化物還原載體涂層的制備方 法，其特征在于具體步驟如下：通過對金屬纖維載體進行①預處理②涂覆鋁銀漿層③噴氧 化鋁+鈦鎢粉④燒結⑤涂覆釩催化劑⑥燒結工藝過程制備一種能夠用于氮氧化物還原的 載體互嵌合涂層； 其中載體預處理是指通過物理、化學、電化學手段除去金屬載體表面的氧化層、鈍化 層、油脂、污漬等的制備方法，前處理工藝包括打磨，拋丸，電化學除油、拋光，酸洗，脫脂等。
[0009] 其中所用鋁銀漿可在市場中采購，以非浮型鋁銀漿為佳，如S-5035型號鋁銀漿， 其粒徑應在100~400目之間。
[0010] 其中氧化鋁+鈦鎢粉是指質量分數為70~80%的三氧化二鋁粉末與質量分數為 20~30%的市售P3016型號鈦鎢粉混合后經過球磨和300目過篩處理得到的混合粉末。④ 燒結條件為在高溫爐中600~680°C燒結2~5h，之后隨爐冷卻至室溫。所用釩液催化劑由 10~20%wt的偏釩酸銨和0. 5~l%wt的蔗糖構成，其涂覆方式采用浸涂，浸涂次數為1次。⑥ 燒結是指涂覆釩液催化劑后，將載體烘干，在400~480°C通入空氣10~15L/h的條件下，燒結 2~5h，使釩鹽分解成V205顆粒，之后，隨爐冷卻至室溫，即得到一種具有較高粘接強度的互 嵌合催化劑載體涂層，該涂層可用于還原型氮氧化物處理裝置。
[0011] 本發明的積極效果在于：（1)該復合涂層抗冷熱沖擊能力強，抗脫落能力強，環 保、有效；采用水性鋁銀漿涂層作為過渡層底層，一方面由于該材料與金屬載體結合力很 強，進而增加了金屬載體與整體涂層的結合強度；另一方面，鋁銀漿涂層經過燒結之后成為 一種金屬和金屬氧化物的復合材料，其熱膨脹系數介于金屬載體和無機涂層之間，這使得 無機涂層在遭受冷熱沖擊時由于熱失配導致的脫落情況減少；此外，使用水性鋁銀漿更加 環保、無污染、能夠可持續發展。（2)本發明制備的復合涂層具有較高的催化活性，所使用 的三氧化二鋁粉和鈦鎢粉能夠均勻地分布在鋁銀漿涂層之上，為后續涂覆的釩催化劑提供 了更豐富的活性負載面積，使得涂覆其上的催化劑能夠發揮出優秀的催化活性，在釩液催 化劑中添加一定比例的蔗糖能夠減少和避免在燒結過程中釩催化劑顆粒發生團聚凝固成 大顆粒，保證了活性物質的比表面積。（3)本發明多采用簡單的浸涂工藝，操作方便，容易實 施，且能夠減少涂覆過程中的漿料損失，從而降低了工藝成本。（4)具有材料成本優勢，所用 的鋁銀漿材料可以在市面上購買，選用鋁粉顆粒粒徑在100-400目之間的鋁銀漿是由于粒 徑過小會導致涂層的鋁封閉效應差，反之，粒徑過大則容易引起涂層表面薄厚不均，所采用 的材料來源廣泛，價格低廉，具有成本優勢。（5)本發明制備的互嵌合結構涂層具有更高的 比表面積，增強后續氧化鋁以及催化劑涂層的結合強度。用于噴灑的氧化鋁粉末顆粒尺