堇青石陶瓷蜂窝载体的微观结构分析

《堇青石陶瓷蜂窝载体的微观结构分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、堇青石陶瓷蜂窝载体的微观结构分析张昭良n张业新9王守德2）于鹏飞"王士龙"1）济南大学化学化工学院济南2500222）济南大学材料科学与工程学院摘要采用XRD、SBM、EDS以及N2和汞吸附-脱附比表面积和孔径分布等分析手段，对机动车尾气净化催化剂陶瓷蜂窝载体的微观结构进行了研究。结果表明：虽然国内产品的化学组成和相组成与囯外产品的基冻相同，但其比表面积和孔结构等微观结构相差较大。这主要是由于国外采用全生料配料成型，在一次烧成中同时完成堇青石的合成和产品的烧成;而国内普遍采用合成的堇青石配料，经过挤出成型干燥切割后再烧成致使堇

2、青石原料中堇青石晶粒之间的孔被压塌陷，最终产品中的孔主要是堇青石二次颗粒之间的孔。据此认为，我国应努力研究堇青石的一次合成鴆成）工艺，这既能提高产品性能又能降低能源消耗◊关键词堇青石，蜂窝陶瓷，催化剂载体，微观结构，比表面积，孔分布目前，电控燃油喷射加催化净化器是治理汽油车尾气污染的最为行之有效的办法111。20世紀80年代以來，堇青石质陶瓷蜂窝因其低热膨胀系数和低生产成本，一直是机动车尾气催化剂载体的最佳选择。美国Corning公司和日本NGK公司是该产品的最主要的生产商。随着我国从2000年实行欧I标准，机动车尾气净化催化

3、剂陶瓷蜂窝载体的生产厂家迅速增加，但是国内的相关市场90%以上仍被国外产品占据,国内产品的市场份额还不到10%。这其中有很多原因，但不可否认的是，国内产品与国外大公司的产品相比仍有较大差距21。2004年2月1日，国家发展改革委员会稀土办公室在全国开始实施‘汽油车排气净化催化剂载体”行业标准（XB/T505-2003），重点对陶瓷蜂窝载体的牌号理化指标外观质量和尺寸偏差等作了相关规定，但对其微观结构方面的特性，如比表面积和孔分布等没有涉及。材料的宏观性能本质上是由其微观结构决定的◊本工作采用XRD、SB4、EDS比表面积和孔径

4、分布等分析手段对国内外的几种陶瓷蜂窝载体进行了比较研究，目的是从微观结构上找出国内外产品之间的差距及其原因，为国内生产厂家提高产品质量提供借鉴。031试验试验选用了4种孔密度为400cpsi的堇青石陶瓷蜂窝载体:一种是来自Coming上海公司的产品，编号为KN;另3种是来自浙江和上海的国内产品，编号分别为YX、ST和PY。从蜂窝载体上取一部分，粉碎并研磨成粉，在RigakuD/MAX-RA上进行XRD分析（Cu似辐射，6Inin'1）。采用日立S-2500型扫描电镜观察蜂窝载体颗粒的微观形貌，并采用扫描电镜上的能谱附倂测量蜂窝

5、载体的化学组成。比表面积和孔径分布另别采用N2和录两种吸附质：N2吸脱附在Miciome:riticsAS^P-201（）上进行；Hg吸脱附在Quanta:2试验结果21XRD分析蜂窝载体KN、YX、ST和PY的XRD图谱见图1。可以看出，这4种蜂窝载体均由堇青石3山东省优秀中青年科学家秘臟臓金资助项LJ（2004b側17）。张昭良:男，1968年生，博士，教授。收摘日期：2005-11-08编辑:黄卫国300NAHUOCALKO/耐火材料2006/42150.830.005515Q0025631(12913.030.0000

6、21Q000015tt64tt580.001801Q00196613.3117.300.000003-1)由BjH脱附曲线计算出的累枳孔体枳;2)由BjH脱附曲线计算出的平均孔径；3)z2Pbt方法。1.00.80.6040.2001I10孔径/pm(a)KN

7、1PY的a7倍之多滋4种载体的孔体积按KN、YX、ST和PY的顺序逐步减小，而它们的平均孔径则按此顺序逐步增大；KN和YX都有一定量的微孔，而ST和PY则几乎没有。从图2所示的孔径分布看出，ST载体右1〜编号KNYXSTPYBET比衷面枳/(n?g丨)孔体积n/(an片见图3。从图3(a)可以看出，载体KN呈团片状连绵起伏，气7L互相贯通且较深;而图3(b)则显示，载体YX由大小不一的颗粒组成，且颗粒间存在较大的-*1)平均孔径2)/nm(微)孔体积(cm3g'1)图3陶瓷蜂窝载体KN、YX、ST和PY的SBVI照片空隙；图

8、3(c)表明，載体ST呈团絮状，除颗粒间的空隙外，堇青石相上几乎没有气孔；图3(d)表明，PY的形貌与YX和ST的类似，由颗粒组成。图3中1点的微区能谱分析结果见表2。可以2006/4耐火材料/NAWUOCALIX0301出:载体YX、ST和PY中Mg、Al和Si这3个主元素