車用堇青石蜂窩陶瓷催化劑載體的制備與性能研究.pdf

1、堇青石陶瓷(2MgO·2Al2O3·5SiO2)具有熱膨脹系數(shù)低、穩(wěn)定性高、抗熱震性能好等一系列優(yōu)點(diǎn)。隨著我國(guó)汽車工業(yè)的迅猛發(fā)展，利用堇青石制備汽車尾氣用催化劑蜂窩陶瓷載體，無(wú)疑具有廣闊的應(yīng)用前景。然而天然礦物中堇青石含量很少，目前主要通過(guò)在不同粘土中添加滑石及其他氧化物燒結(jié)而成。國(guó)外一般采用一次燒結(jié)法制備，制備過(guò)程復(fù)雜而且工藝難度大，但制備所得堇青石的熱膨脹系數(shù)較小;對(duì)于國(guó)內(nèi)，通常采用的是兩次燒結(jié)制備法，制備所得堇青石的熱膨脹系數(shù)較大

2、，應(yīng)用受到了局限。
　　 本研究采用一次燒結(jié)法來(lái)制備低熱膨脹系數(shù)堇青石蜂窩陶瓷，重點(diǎn)研究了原材料的配比、燒結(jié)制度、添加劑和后期酸處理等對(duì)堇青石性能的影響，并借助XRD與SEM分別進(jìn)行了相組成分析與表面形貌和微觀組織觀察。通過(guò)比較熱膨脹系數(shù)、燒結(jié)性能和抗壓強(qiáng)度等性能參數(shù)，最終確定了最佳制備工藝。結(jié)果表明:
　　 1.當(dāng)MgO、Al2O3和SiO2三者質(zhì)量分?jǐn)?shù)比為堇青石理論配比（13.7wt.％MgO、34.9wt.％Al2

3、O3和51.4wt.％SiO2），且燒結(jié)溫度為1350℃、保溫時(shí)間為4h時(shí)，所制各樣品中堇青石相含量最高、熱膨脹系數(shù)最小且抗壓強(qiáng)度最高;SEM及XRD分析結(jié)果表明在這一燒結(jié)工藝下堇青石合成基本完成，且無(wú)其他雜相生成，陶瓷體內(nèi)氣孔密集而均勻;
　　 2.以淀粉作為造孔劑。隨著添加量的增加，堇青石的氣孔率不斷增加而熱膨脹系數(shù)呈先減后增的趨勢(shì)，當(dāng)添加量為10wt.％時(shí)，堇青石的氣孔率為39.48％，熱膨脹系數(shù)最小，為1.163×10-

4、6℃-1。但當(dāng)?shù)矸厶砑恿看笥?0wt.％時(shí)，堇青石抗壓強(qiáng)度急劇下降，這與造孔劑的加入對(duì)基體強(qiáng)度的破壞有關(guān);
　　 3.隨著助溶劑TiO2添加量的增加，堇青石的熱膨脹系數(shù)呈先減后增的趨勢(shì)。當(dāng)TiO2的添加量為2wt.％時(shí)，堇青石的熱膨脹系數(shù)最小，為1.039×10-6℃-1。分析表明TiO2的添加會(huì)明顯降低堇青石的氣孔率，因此其作用值得進(jìn)一步探討;
　　 4.隨著酸處理時(shí)間的增加，堇青石熱膨脹系數(shù)不斷降低，但酸處理導(dǎo)致氣孔