[发明专利]应用于选择性催化转换器的玻璃涂层及制备方法

说明书

技术领域

本发明属于柴油车尾气净化领域，具体涉及一种在对柴油发动机尾气进行净化处理的选择性催化转换器上，在金属合金载体上制备玻璃涂层及该涂层的制备方法。

技术背景

随着大气污染的日趋严重，在世界范围内的环境保护已引起了人们的高度重视。欧洲议会通过了更加严格的欧5和欧6标准汽车排放标准，这就意味着，未来几年内全球的汽车生产商，将面临巨大挑战。在排放法规的压力下，一方面国外的车用重负荷柴油机正不断进行技术升级和改进，另一方面，选择恰当的后处理技术策略和装备，例如，SCR(Selective Catalytic Reduction)催化转化还原技术，DPF(Diesel Particulate Filter)颗粒捕捉器，DOC(Diesel OxidationCatalyst)氧化型催化器等。自70年代开始，SCR技术在国外作为发电厂等的固定源使用的脱硝技术而进行了开发和广泛应用。90年代国外开始把SCR技术应用到柴油汽车上，并相应进行了SCR催化剂工艺技术和尿素还原剂的开发验证，在欧洲和日本成功的实现了工业化应用。净化汽车尾气对车用催化剂载体提出了更高的要求，作为尾气净化材料应该具有机械强度高、热稳定性好、热膨胀系数低、起燃快、压降小、催化转化率高以及耐久性好等特点。与传统的陶瓷载体相比较，金属合金载体具有众多优点：几何比面积更大，有利于催化活性物质的吸附，减少排气阻力；热传导系数更高，可以迅速传热，从而避免载体局部过热的结构热损坏；比热更低，可以缩短到达催化反应温度的时间，快速点火。在现代催化剂设计理念中，表面涂层不仅起到载体作用，同时还有助催化剂的作用，涂层的涂覆量和结合强度都会直接影响到催化净化器的使用效果，因此研究涂层涂覆工艺是十分重要的。但是合金载体材料与传统的涂层之间结合力较差等缺陷，尤其是涂层负载困难和使用过程中的涂层剥落问题，对涂敷工艺提出了更高更新的要求。本发明针对以上问题，通过生产与实践探索出了一套完整的用于SCR技术以金属合金为载体的玻璃涂层涂敷技术。

发明内容

本发明的目的是在柴油车尾气选择性催化转换器的金属载体上提供一种抗高温氧化、SCR催化剂催化效率高、金属载体表面和担载催化剂有较强结合力的玻璃涂层以及在金属合金载体上制备该玻璃涂层的方法。

本发明的技术方案为：

载体的选择：金属合金载体为北京北冶功能材料有限公司出售的耐高温的Ni-Cr-Fe合金材料，其中Ni质量含量35％，Cr质量含量20％，Fe质量含量45％；Ni-Cr合金材料，其中Ni质量含量80％，Cr质量含量20％。

玻璃涂层的成份：

本发明针对柴油发动机尾气进行净化处理的选择性催化转换器，选择的涂层组分不仅有调整玻璃涂层的表面张力、高温粘度、化学稳定性、硬度、玻璃热膨胀系数的作用，而且选用的成份可以作为SCR后处理器催化剂的助剂，提高氮氧化物的转化效率。

本发明选用铝、锰、铜、钴、镍等金属氧化物(如Al₂O₃、MnO₂、CuO、CoO、NiO等)和硅、硼的氧化物(SiO₂、B₂O₃)，涂层附着在金属载体上，各种氧化物占玻璃涂层总质量的百分比为：20～70％的氧化硅(SiO₂)，5～20％的氧化硼(B₂O₃)，其余氧化物为氧化铝(Al₂O₃)、氧化铜(CuO)、氧化钴(CoO)、氧化镍(NiO)、氧化锰(MnO₂)、氧化钠(Na₂O)、氧化钾(K₂O)、氧化钙(CaO)、氧化铈(CeO₂)、氧化铬(Cr₂O₃)中的4～9种。

进一步优选实施方式中，玻璃涂层中氧化硅(SiO₂)的含量为50～70％，氧化硼(B₂O₃)的含量为5～10％，氧化钴(CoO)的含量为3～10％，其余为氧化铝(Al₂O₃)、氧化铜(CuO)、氧化镍(NiO)、氧化锰(MnO₂)、氧化钠(Na₂O)、氧化钾(K₂O)、氧化钙(CaO)、氧化铈(CeO₂)、氧化铬(Cr₂O₃)中的3～8种。