[发明专利]金属纤维和无机纤维的复合载体及制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种金属纤维和无机纤维的复合载体及制备方法，应用于汽车发动机行业，满足了欧4以上的环保标准要求。

背景技术

    低排放发动机已经成为新技术竞争的热点，选择恰当的后处理技术策略和装备，例如，SCR、DPF、DOC、POC等后处理措施来满足欧4或欧5排放标准。

SCR后处理器是利用尿素分解出NH₃，作为还原剂和发动机排气中的NOX在担载催化剂的载体上进行反应，生成无毒的N₂和H₂O，从而达到净化的目的；DPF后处理器技术的本质是利用一种特殊的载体，例如进口和出口端的蜂窝孔交替封堵后的‘壁流’式陶瓷或碳化硅载体，新鲜的DPF后处理器样件对柴油车排出的PM一类的‘黑烟’的过滤效率最高可以达到90%，但是，这种陶瓷DPF载体被国外专利垄断，不仅每套的成本在7000元~12000元，而且，最容易堵塞失效；DOC后处理器技术的本质是用来脱除尾气中的CO和HC，载体和催化剂技术比较成熟，但应用于柴油车后，对PM的去除效率仅仅在10~30%，效率低；POC后处理器技术的本质是先把PM‘过滤’或‘截留’下来，然后在催化剂的作用下进行氧化，把PM中的主要成分SOF部分氧化成CO2和H2O，把PM颗粒尺寸降低。POC后处理器对PM的处理效率可以达到50~80%，被堵塞的故障率也远远低于DPF。因此，POC是国外研究的热点，其中，以Ecocat公司最具代表性。

上述几种后处理方式，载体和催化剂是核心的技术。例如，如何开发低成本、高耐用度和高效率的载体，并具有大生产的可能性，以及开发低毒的环保催化剂材料和工艺技术等等。

检索发现，一些利用不锈钢箔片制造的蜂窝载体，例如，专利号为‘200720088652.0’的‘机动车三元催化净化器金属载体的波纹带及其金属载体 ’专利；专利号为‘99201749.1’的‘机动车尾气净化催化剂的金属载体’专利；专利号为‘00268303.2’的‘蜂窝状金属载体’专利；专利号为‘98125354.7’的‘催化剂用金属载体’专利；专利号为‘03208434.X’的‘蜂窝状金属载体’专利；专利号为‘99101110.4’的‘一种带氧化铝层的催化剂金属载体’专利；专利号为‘01111387.1’的‘用于废气净化的金属载体催化剂’专利等等。由于气体的传质和传热的通道是蜂窝贯通型的，可以归类成传统的载体和催化剂。

检索发现，一些专利采用金属丝交叉纺织成平面的金属网，再把这些网片叠放在一起，例如专利号为‘98248772.X’的‘ 网状陶瓷载体’专利；专利号为‘99253757.6’的‘网状陶瓷载体’专利；，就是采用平面的金属网，并没有说明是何种陶瓷成分，事实上金属的膨胀系数是无机陶瓷的8~10倍，如果没有专门的工艺，这种平面网格对陶瓷的粘接效果较差，因此，该专利实施困难。

检索发现，专利号为‘200710010357.8’的‘催化还原氮氧化物的蜂窝状金属丝网载体’专利；专利号为‘200710010359.7’的‘一种具有氧化铝涂层的蜂窝状金属丝网载体及其制备方法’专利；专利号为‘200810011365.9’的‘蜂窝状金属丝网载体上涂覆氧化铝涂层的方法’专利；专利号为‘200810011366.3’的‘用于净化废气的蜂窝状金属丝网载体’专利；专利号为‘200420094705.6’的‘表面负载纳米TiO₂金属滤网’专利等等，由于气体的传质和传热的通道是近似于贯通型，气流通道紊乱的程度不高，PM颗粒被碰撞和截留的几率不高，因此，对PM的处理效果不好，无法适用于POC后处理装置。

检索发现，一些专利采用完整的泡沫金属作为后处理金属载体，虽然解决了上述问题，可以应用于小规模的场合，但是面临成本的劣势，无法应用于汽车的大批量生产，例如，专利号为‘200610156330.5’的‘一种高孔隙率金属多孔载体材料的制备方法’专利；专利号为‘200510024944.3’的‘汽车尾气净化器催化剂金属载体及其制备方法’专利；专利号为‘200710034317.7’的‘一种多孔金属载体及其制备方法’专利等等。

同样，日本的FCC公司开发出了采用湿式抄纸法的车用尾气净化用纸催化剂。该公司应用湿式抄纸法技术，开发了尾气净化用催化剂材料（纸催化剂）。该产品将作为满足在中国和东南亚地区实施的摩托车尾气排放规定的催化剂，将于2010年实现投产。从上述消息可看出，FCC公司是采用的纸骨架，不是金属纤维的混合载体，也没有检索出相关专利。

    发明内容