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)具有熱膨脹系數低、穩(wěn)定性高、抗熱震性能好等一系列優(yōu)點。隨著我國汽車工業(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，無疑具有廣闊的應用前景。然而天然礦物中堇青石含量很少，目前主要通過在不同粘土中添加滑石及其他氧化物燒結而成。國外一般采用一次燒結法制備，制備過程復雜而且工藝難度大，但制備所得堇青石的熱膨脹系數較小;對于國內，通常采用的是兩次燒結制備法，制備所得堇青石的熱膨脹系數較大

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

3、O3和51.4wt.％SiO2），且燒結溫度為1350℃、保溫時間為4h時，所制各樣品中堇青石相含量最高、熱膨脹系數最小且抗壓強度最高;SEM及XRD分析結果表明在這一燒結工藝下堇青石合成基本完成，且無其他雜相生成，陶瓷體內氣孔密集而均勻;
　　 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呈先減后增的趨勢，當添加量為10wt.％時，堇青石的氣孔率為39.48％，熱膨脹系數最小，為1.163×10-

4、6℃-1。但當淀粉添加量大于10wt.％時，堇青石抗壓強度急劇下降，這與造孔劑的加入對基體強度的破壞有關;
　　 3.隨著助溶劑TiO2添加量的增加，堇青石的熱膨脹系數呈先減后增的趨勢。當TiO2的添加量為2wt.％時，堇青石的熱膨脹系數最小，為1.039×10-6℃-1。分析表明TiO2的添加會明顯降低堇青石的氣孔率，因此其作用值得進一步探討;
　　 4.隨著酸處理時間的增加，堇青石熱膨脹系數不斷降低，但酸處理導致氣孔