汽車尾氣凈化器中活性氧化鋁涂層性能改進(jìn)綜述

王 波，王桂林，孫立柱，張 開，張余亮

(1.河北科技大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院，河北石家莊 050018；2.河北省近凈成形重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，河北石家莊 050018)

汽車尾氣凈化器中活性氧化鋁涂層性能改進(jìn)綜述

王 波1,2，王桂林1，孫立柱1，張 開1，張余亮1

(1.河北科技大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院，河北石家莊 050018；2.河北省近凈成形重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，河北石家莊 050018)

介紹了汽車尾氣凈化器中活性氧化鋁涂層的基本概況，簡述了制備活性氧化鋁涂層的不同方法的改進(jìn)效果，表明溶膠-凝膠法制備出的活性氧化鋁比表面積較大且雜質(zhì)很少，但其在工業(yè)化進(jìn)程中需要進(jìn)一步優(yōu)化加水量、溶劑種類、pH值、陳化時(shí)間等影響因素的工藝條件；在分析添加劑對(duì)活性氧化鋁涂層性能改善機(jī)理的基礎(chǔ)上，綜述并比較了稀土元素、堿土金屬、SiO2及其他添加劑對(duì)涂層性能的影響效果，可知在活性氧化鋁涂層中引入添加劑可以增加涂層的比表面積、抑制活性氧化鋁的晶型轉(zhuǎn)變、提高涂層的高溫穩(wěn)定性能，指出同時(shí)添加La,Ba可以使活性氧化鋁得到更好的熱穩(wěn)定性。因此，溶膠-凝膠法和同時(shí)摻雜La,Ba是活性氧化鋁涂層性能改善研究的發(fā)展方向。

無機(jī)非金屬基復(fù)合材料；氧化鋁；涂層；添加劑；制備方法

隨著中國汽車保有量的不斷增長，汽車尾氣也逐漸成為空氣污染的主要來源之一，對(duì)汽車尾氣污染的治理也變得越來越重要。

凈化汽車尾氣是治理尾氣污染的重要手段，目前有機(jī)內(nèi)凈化和機(jī)外凈化兩大主要方向。機(jī)內(nèi)凈化指通過優(yōu)化汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)和制造工藝、精制燃油等手段來降低尾氣中有害物質(zhì)的含量，但通常這種改進(jìn)不能杜絕有害氣體的產(chǎn)生。而機(jī)外凈化則是利用催化劑的催化反應(yīng)將產(chǎn)生的有害物質(zhì)轉(zhuǎn)化為無害或者較小危害的物質(zhì)。具有這種功能的裝置便是現(xiàn)在普遍使用的汽車尾氣凈化器，如圖1所示[1]。這是比較簡便而有效的辦法，目前已被許多國家廣泛采用。

圖1 汽車尾氣凈化器結(jié)構(gòu)Fig.1 Structure of automobile exhaust purifier

目前很多汽車采用負(fù)載型的催化劑。這種催化劑主要由活性成分、催化助劑以及載體涂層構(gòu)成。載體具有較大的比表面積，可以增加其表面分散的活性組分的反應(yīng)接觸面積，提高催化劑的耐高溫性能，而且有利于活性組分的均勻分布，從而減少活性成分的用量。催化劑載體的穩(wěn)定性在很大程度上決定著凈化器高溫下的穩(wěn)定性能。因此，對(duì)載體的研究成為改進(jìn)汽車尾氣凈化器凈化效果的熱點(diǎn)問題之一。

蜂窩狀陶瓷載體被普遍用于汽車尾氣催化劑。薄壁、孔徑高的堇青石蜂窩陶瓷載體物理強(qiáng)度大、耐熱性好、耐沖擊，但比表面積普遍較小[2]。因此，為提高比表面積，常把比表面積較大的活性氧化鋁涂覆在這種陶瓷載體上，再將催化劑的活性組分涂覆在活性氧化鋁的表面。由于催化反應(yīng)所處的環(huán)境溫度極高，因此要求活性氧化鋁具有很好的高溫穩(wěn)定性[3]。為此，本文綜述了活性氧化鋁涂層的制備方法、性能和存在的問題，并重點(diǎn)闡述了不同添加劑對(duì)活性氧化鋁性能的影響規(guī)律。

1 活性氧化鋁涂層基本概況

作為汽車尾氣凈化器的重要組成部分，活性氧化鋁涂層的主要作用是提供更大的比表面積，以附著更多的活性組分。比表面積越大的活性氧化鋁擁有更好的吸附能力，并且其表面酸性及熱穩(wěn)定性都比較好[4]。

通常選用γ-Al2O3來作涂層材料[5]。γ-Al2O3是一種多孔性的固體材料，具有較高的分散度、很強(qiáng)的吸附能力和較大的比表面積，但它在高溫下的穩(wěn)定性較差[6]。由于汽車發(fā)動(dòng)機(jī)在高速運(yùn)轉(zhuǎn)過程中產(chǎn)生大量熱量，凈化器的催化劑床層溫度常常超過1 000 ℃，活性氧化鋁在反復(fù)的高溫沖擊下，除引起表面燒結(jié)外，其原本的晶相會(huì)逐漸向熱力學(xué)更穩(wěn)定的α相轉(zhuǎn)化，同時(shí)趨于大顆?；?，引起比表面積急劇減少，最終導(dǎo)致催化劑失活，從而使凈化器的凈化率降低。

研究人員通過改進(jìn)活性氧化鋁涂層的制備方法和引入添加劑來提高涂層的熱穩(wěn)定性，并取得了一定的成果。

2 活性氧化鋁涂層研究現(xiàn)狀

2.1 改進(jìn)制備方法

目前，汽車凈化器的活性氧化鋁涂層的制備方法主要有浸漬法、溶膠-凝膠法、化學(xué)氣相沉積法和等離子噴涂法等。不同的制備方法得到的活性氧化鋁的粒度、孔徑及比表面積都有所不同，因而可以通過改進(jìn)制備方法來得到所需性能的活性氧化鋁。

常雪峰[7]采用浸漬法制備的活性氧化鋁在焙燒溫度升至1 000 ℃時(shí)，晶型仍然保持γ相，另外在XRD測(cè)試的衍射圖中出現(xiàn)了部分較弱的θ相峰?？梢钥闯鼋n法可以提高γ-Al2O3的高溫耐燒結(jié)性。

李翠平等[8]為研究金屬與載體間相互作用受不同負(fù)載方法的影響，采用原位負(fù)載方法制備γ-Al2O3，Ni改性氧化鋁的介孔骨架中的Ni主要以Ni(AlO2)2的形式存在，導(dǎo)致在一氧化碳的甲烷反應(yīng)中催化活性較低，僅為60%左右；采用過量浸漬法制備改性催化劑后，氧化鋁中Ni以分散度較高的NiO形式存在，其在一氧化碳的甲烷反應(yīng)中催化活性較好，轉(zhuǎn)化率可達(dá)85%以上。劉勇等[9]在研究Sr改性氧化鋁的穩(wěn)定性試驗(yàn)中，分別采用了浸漬法、凝膠法、溶膠-凝膠法制備活性氧化鋁，并使用X射線衍射儀表征了產(chǎn)品的晶相結(jié)構(gòu)，結(jié)果表明引入Sr之后，樣品中α-Al2O3的衍射強(qiáng)度明顯減弱，溶膠-凝膠法的減弱效果最好，浸漬法的減弱效果次之，凝膠法最差?？梢钥闯?，不同的制備方法得到的活性氧化鋁的穩(wěn)定性是存在差異的。

呂國志等[10]以AlCl3為原料，采用超聲波霧化法在1 000 ℃下制備了高活性氧化鋁，結(jié)果表明其比表面積可達(dá)110 m2/g以上，粒度在10～15 nm之間。吳玉勝等[11]采用液相反滴沉淀法，以鋁酸鈉溶液和硝酸溶液為原料，以有機(jī)物為擴(kuò)孔劑，稀土氧化物為穩(wěn)定劑，制備了耐高溫的活性氧化鋁，比表面積大于350 m2/g，孔徑分布范圍為3～12 nm。

文獻(xiàn)[12—17]表明溶膠-凝膠法是一種較好的制備活性氧化鋁涂層的方法。該法制備出來的活性氧化鋁，晶型及晶粒的大小、結(jié)構(gòu)易于控制，易實(shí)現(xiàn)較高的比表面積(大于110 m2/g)，且雜質(zhì)含量很少，因此被廣泛關(guān)注。然而，在實(shí)際工作中，溶膠凝膠過程的陳化時(shí)間較長，凝膠中可能會(huì)存在大量微孔，干燥過程又會(huì)產(chǎn)生收縮，因此還需要進(jìn)一步研究加水量、溶劑種類、pH值、陳化時(shí)間等影響因素適宜的工藝條件。

2.2 引入添加劑

除了通過改進(jìn)制備方法來提高活性氧化鋁涂層的性能，研究人員注意到還可以在活性氧化鋁涂層中添加堿金屬、堿土金屬、稀土元素、SiO2等添加劑，從不同角度阻止活性氧化鋁在高溫下的固化和晶相轉(zhuǎn)變，來減緩活性氧化鋁涂層從高比表面積向低比表面積的轉(zhuǎn)變進(jìn)程。添加劑的作用機(jī)理是：高穩(wěn)定性添加劑的陽離子(以Mx+表示) 具有遠(yuǎn)大于A13+半徑的離子半徑，占據(jù)γ-Al2O3晶體陽離子空穴的陽離子會(huì)提高γ-Al2O3的相變溫度，抑制O2-或A13+的擴(kuò)散，從而提高活性氧化鋁涂層的高溫耐燒結(jié)性，并維持其高比表面積。

2.2.1 稀土元素對(duì)涂層性能的影響

研究表明，穩(wěn)定活性氧化鋁的結(jié)構(gòu)時(shí)可添加La3+，Pr3+，Nd3+，Ce4+等稀土元素，其中改性效果較好的是La元素的添加，活性氧化鋁的高溫耐燒結(jié)性在一定程度上與稀土元素離子半徑的大小有關(guān)，穩(wěn)定效果較好的是添加半徑較大的離子[18-22]。其原因是La改性的活性氧化鋁表面上會(huì)形成鈣鈦礦型的LaAlO3，成核的LaAlO3會(huì)固定在Al2O3晶格的邊角上，從而改善氧化鋁的熱穩(wěn)定性和比表面積，還可以抑制α相轉(zhuǎn)變。KOMBAN等[23]制備La元素改性的活性氧化鋁時(shí)，較高溫度條件下，在具有陽離子缺陷的Al2O3晶型結(jié)構(gòu)中發(fā)現(xiàn)了La3+的存在。由此可以推測(cè)， Al2O3晶格中的離子活性被降低的原因是緊密堆積O2-形成的空隙中被La3+所占據(jù)。

采用溶膠-凝膠法制備活性氧化鋁時(shí)，La2O3作為添加劑，經(jīng)過高溫煅燒后也會(huì)維持較大的比表面積。如當(dāng)添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5% 的La2O3時(shí)，改性活性氧化鋁在1 200 ℃下依然會(huì)維持小而窄的孔徑分布，保持42 m2/g的比表面積。半徑大以及價(jià)態(tài)高的稀土離子的移動(dòng)性低，所以在氧化鋁的表面附著這樣的稀土離子可以在高溫下阻止Al2O3的燒結(jié)。采用溶膠-凝膠法制備CeO2，La2O3改性后的活性氧化鋁，可形成CeO2，La2O3和Al2O3的四面體配合物，這種相互作用穩(wěn)定了氧化鋁的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，進(jìn)而抑制了高溫?zé)Y(jié)。用Ce(NO3)3浸漬的活性氧化鋁在還原氣氛中高溫煅燒時(shí)，由于形成了CeAlO3的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)而抑制了活性氧化鋁的α相變，1 200 ℃焙燒后比表面積達(dá)60 m2/g。

2.2.2 堿土金屬對(duì)涂層性能的影響

能穩(wěn)定活性氧化鋁結(jié)構(gòu)的還有Ba，Sr，Ca等堿土金屬。ROSSIGNOL等[24]分別采用溶膠-凝膠法(以Al(OC4H9)3為前驅(qū)物)和浸漬法(以Al2O3為前驅(qū)物)制備了Ba，Mg，Pr和Ce改性的活性氧化鋁，發(fā)現(xiàn)使用溶膠-凝膠法制備出來的Ba和Pr改性的活性氧化鋁具有較好的耐燒結(jié)性。發(fā)現(xiàn)添加Ba和Pr的活性氧化鋁中δ相和θ相在低于1 200 ℃的條件下存在，而1 200 ℃時(shí)會(huì)轉(zhuǎn)化為θ相和α相。

關(guān)于Ba氧化物對(duì)活性氧化鋁涂層性能的影響機(jī)理尚未明確。較多的研究者認(rèn)為BaO與活性氧化鋁在高溫下反應(yīng)生成了MO·6Al2O3(M為堿土金屬)，這是BaO穩(wěn)定活性氧化鋁的主要原因[25]。但也有研究者認(rèn)為活性氧化鋁高溫穩(wěn)定的根本原因很可能不是由于MO·6Al2O3的形成，認(rèn)為活性氧化鋁前驅(qū)體形態(tài)對(duì)BaO的穩(wěn)定作用影響很大[26]。高溫條件下，活性氧化鋁的穩(wěn)定是通過BaO抑制活性氧化鋁的晶相轉(zhuǎn)變來實(shí)現(xiàn)的，而六鋁酸鹽也具有比較特殊的高溫穩(wěn)定性能。

2.2.3 SiO2對(duì)涂層性能的影響

對(duì)于活性氧化鋁高溫耐燒結(jié)性能的提高，SiO2也是非常重要的添加劑。岳寶華等[27]研究氧化鋁材料耐熱燒結(jié)性受SiO2影響時(shí)，維持實(shí)驗(yàn)超臨界壓相同，選擇NaAlO2為原料，發(fā)現(xiàn)當(dāng)煅燒溫度相同時(shí)，隨著SiO2含量的提高，γ-Al2O3的比表面積呈現(xiàn)先增長后降低的趨勢(shì)，當(dāng)SiO2添加量為10%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))時(shí)，改性氧化鋁具有最大的比表面積，初始溫度下的比表面積為413 m2/g，當(dāng)經(jīng)1 100 ℃焙燒后比表面積達(dá)到233 m2/g。BéGUIN[19]將γ-Al2O3浸漬在Si(OC2H5)4溶液中，制備含3%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))Si的改性氧化鋁時(shí)，經(jīng)1 220 ℃老化4 h后，經(jīng)過BET測(cè)試其比表面積為51 m2/g，他認(rèn)為氧化鋁表面的Al(OH)3被Si(OH)4所取代，從而增強(qiáng)了氧化鋁材料的高溫穩(wěn)定性。MURRELL等[28]以Al(OC4H9)3，Si(OCH3)4為原料制得添加5.0%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))SiO2的改性α-Al2O3，經(jīng)950 ℃煅燒16 h后，比表面積保持136 m2/g。龔茂初等[29]以浸漬法制備活性氧化鋁時(shí)，引入Si組分后在1 100 ℃的高溫爐內(nèi)燒結(jié)32 h，活性氧化鋁的比表面積仍能保持123.5 m2/g，并且當(dāng)SiO2的添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于4%時(shí)，所得的γ-Al2O3的比表面積會(huì)降低。

2.2.4 其他類型添加劑對(duì)涂層性能的影響

在常用的催化劑載體材料中Ti2O，ZrO等也具有較好的金屬性能，且熱穩(wěn)定性較好。赫崇衡等[30]認(rèn)為在填補(bǔ)Al2O3晶相時(shí)，由于鈰元素的離子價(jià)態(tài)與鋁元素相同，因此對(duì)高溫下晶相轉(zhuǎn)化的抑制作用較強(qiáng)。ROSSIGNOL等[24]發(fā)現(xiàn)在改進(jìn)γ-Al2O3熱穩(wěn)定性時(shí)，添加鈰也有較好的效果，在高溫爐1 050 ℃下焙燒5 h后，經(jīng)BET測(cè)試比表面積為65 m2/g，改性效果最好時(shí)，鈰的添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%。因此如果將它們分散在γ-Al2O3表面，可以有效增加其比表面積，并提高γ-Al2O3的熱穩(wěn)定性。

相對(duì)于單獨(dú)使用La2O3和BaO，同時(shí)添加La2O3和BaO對(duì)增加活性氧化鋁高溫穩(wěn)定性的效果更好，龔茂初等[31]在采用溶膠-凝膠法制備改性γ-Al2O3時(shí)，體相中同時(shí)添加(以下都是質(zhì)量分?jǐn)?shù))5.2%的La和2%的Ba或5.2%的La和7%的Ba，均能使氧化鋁具有較好的熱穩(wěn)定性，經(jīng)1 100 ℃煅燒20 h后，樣品比表面積達(dá)100.8 m2/g和92.3 m2/g，比單獨(dú)使用La或Ba效果要好。

3 展 望

目前，汽車尾氣凈化器中常用的涂層材料是活性氧化鋁，但高溫時(shí)其會(huì)發(fā)生晶相轉(zhuǎn)變和表面燒結(jié)而導(dǎo)致較低的比表面積；另外，當(dāng)前世界各國的機(jī)動(dòng)車排放標(biāo)準(zhǔn)日趨嚴(yán)格，普通的氧化鋁涂層很難滿足要求，因此，提高活性氧化鋁涂層性能成為研究熱點(diǎn)。可以通過引入添加劑來抑制α相轉(zhuǎn)變和比表面積的降低，實(shí)現(xiàn)高溫下活性氧化鋁性能的穩(wěn)定。La，Ba共添加時(shí)相對(duì)其他添加劑更能抑制活性氧化鋁晶相的轉(zhuǎn)變，維護(hù)活性氧化鋁的小孔徑分布，另外還能減弱其微孔燒結(jié)。因此，同時(shí)添加La，Ba將是改性活性氧化鋁研究的一個(gè)發(fā)展方向。

采用溶膠-凝膠法生產(chǎn)出來的γ-Al2O3涂層純度高、成分易控制且不易發(fā)生偏析，其制備的工藝流程簡便、設(shè)備簡單、性能好，具有很好的開發(fā)前景。但該工藝在中國發(fā)展緩慢，還需進(jìn)行具體參數(shù)的調(diào)試。

另外，需要深入研究的方向還有，影響活性氧化鋁涂層性能的因素、添加劑成分、制備工藝與熱穩(wěn)定性等涂層性能之間的關(guān)系機(jī)理和規(guī)律。

/References:

[1] 楊培霞. 汽車尾氣凈化用金屬載體涂層研究[D]. 西安: 西安建筑科技大學(xué), 2002. YANG Peixia. A Study on the Alumina Washcoat Supported by Fe-Cr-Al Alloy[D]. Xi’an: Xi’an University of Architecture and Technology, 2002.

[2] ANEGGI E, BOARO M, LEITENBURG C D. Insights into the redox properties of ceria-based oxides and their implications in catalysis[J]. Cheminform, 2006, 37(18): 1096-1102.

[3] MONTE R, KASPAR J. Heterogeneous environmental catalysis-a gentle art CeO2-ZrO2mixed oxides as case history[J]. Catalysis Today, 2005, 100(1): 27-35.

[4] 陳瑋, 尹周瀾, 李晉峰. 氧化鋁在汽車尾氣催化劑載體中的應(yīng)用研究[J]. 新技術(shù)新工藝, 2006(2): 88-89. CHEN Wei, YIN Zhoulan, LI Jinfeng. Studying on alumina of catalyst substrate in automobile exhaust cleaning[J]. New Technology & New Process, 2006(2): 88-89.

[5] 文雪梅. 貴金屬與載體界面對(duì)三效催化性能的影響研究[D]. 天津: 天津大學(xué), 2007. WEN Xuemei. Effect of Interface Between Metal and Support on Three-way Catalytic Activity[D]. Tianjin: Tianjin University, 2007.

[6] 劉純玉, 劉朝霞. 活性氧化鋁及其發(fā)展[J]. 輕金屬， 2001 (4): 24-25. LIU Chunyu, LIU Zhaoxia. The active alumina and its development[J]. Light Metal, 2001 (4): 24-25.

[7] 常雪峰. 浸漬法制備改性氧化鋁的研究[D]. 天津: 天津大學(xué), 2007. CHANG Xuefeng. Research on Modified Alumina Prepared through Impregnation[D]. Tianjin: Tianjin University, 2007.

[8] 李翠平, 趙瑞紅, 郭奮, 等. 不同負(fù)載方法制備鎳金屬有序介孔氧化鋁催化劑的結(jié)構(gòu)及性能[J]. 北京化工大學(xué)學(xué)報(bào), 2007, 34(4): 358-362. LI Cuiping, ZHAO Ruihong, GUO Fen, et al. Structure and properties of nickel-containing catalysts supported on organized mesoporous alumina prepared by different supporting methods[J]. Journal of Beijing University of Chemical Technology, 2007, 34(4): 358-362.

[9] 劉勇, 陳曉銀, 楊竹仙, 等. 制備方法對(duì)鍶改性氧化鋁的高溫?zé)岱€(wěn)定性的影響[J]. 催化學(xué)報(bào), 2000, 21(3): 273-275. LIU Yong, CHEN Xiaoyin, YANG Zhuxian, et al. The influence of preparation methods on the thermal stability of alumina modified by strontium[J]. Chinese Journal of Catalysis,2000, 21(3): 273-275.

[10]呂國志, 張廷安, 王龍, 等. 一種制備活性氧化鋁的裝置及方法[P]. 中國專利: 201510599202.7, 2015-11-25.

[11]吳玉勝, 李明春, 邵義, 等. 一種耐高溫活性氧化鋁的制備方法[P]. 中國專利: 200810011866.7, 2008-11-12.

[12]BAKER A, KIJENSKI J. Catalyic synthesis of higer a liphatic amines from the corresponding alcohols[J]. Catalysis Reviews, 1985, 27(4): 653-697.

[13]林晛. 一種耐高溫活性氧化鋁材料及其制備方法[P]. 中國專利: 201110410339.5, 2012-10-24.

[14]王靜霞. 一種耐高溫活性氧化鋁材料的制備方法[P]. 中國專利: 201410031450.7, 2015-07-29.

[15]MAYER A, BUCK A, EMIG G, et al. Microfiber knits for catalytic converters[J]. Sam Transactions, 1997, 106: 182-192.

[16]BETTMAN M, CHASE R E, OTTO K, et al. Dispersion studies on the system La2O3/γAl2O3[J]. Journal of Catalysis, 1989,117(2): 447-454.

[17]陳愛兵, 于亦峰, 王巖巖, 等. 介孔氧化鋁空心球的制備及表征[J]. 河北科技大學(xué)學(xué)報(bào), 2014, 35(4): 350-353. CHEN Aibing, YU Yifeng, WANG Yanyan, et al. Synthesis and characterization of hollow alumina spheres with mesoporous structure[J]. Journal of Hebei University of Science and Technology, 2014, 35(4): 350-353.

[18]SCHAPER H, DOESBURG E B M, REIJEN L L V, et al. The influence of lanthanum oxide on the thermal stability of gamma alumina catalyst supports[J]. Applied Catalysis, 1983,7(2): 211-220.

[19]BéGUIN B. Stabilization of alumina toward thermal sintering by silicon addition[J]. Journal of Catalysis, 1991, 127(2): 595-604.

[20]BéGUIN B, GARBOWSKI E, PRIMET M. Stabilization of alumina by addition of lanthanum[J]. Applied Catalysis, 1991, 75(1): 119-132.

[21]彭紅建, 李永新, 龔建. 新型Nb2O5催化劑的制備及催化性能的研究[J]. 精細(xì)化工中間體, 2003, 33(1): 38-39. PENG Hongjian, LI Yongxin, GONG Jian. Study on the preparation and catalytic performance of novel Nb2O5catalysts[J]. Fine Chemical Intermediates,2003, 33(1): 38-39.

[22]孫世清, 毛磊, 劉宗茂, 等. Al2O3-Cu和C-Cu復(fù)合材料研究進(jìn)展[J]. 河北科技大學(xué)學(xué)報(bào), 2001,22(1): 8-10. SUN Shiqing, MAO Lei, LIU Zongmao, et al. Review and prospect of the research on Al2O3-Cu and C-Cu compsites[J]. Journal of Hebei University of Science and Technology, 2001,22(1): 8-10.

[23]KOMBAN R, MANI J, GOPAKUMAR W K. A facile aqueous solgel process for the synthesis of aluminalanthanum phosphate nanocompsite[J]. Journal of the American Ceramic Society, 2008, 91(7): 2415-2418.

[24]ROSSIGNOL S, KAPPENSTEIN C. Effect of doping elements on the thermal stability of transition slumina[J]. International Journal of Inorganic Materials, 2001, 3(1): 51-58.

[25]EMMERICH K. The use of rapidly solidified in automotive exhaust gas catalyst substrates[J]. Matarials Science and Engineering, 1991, 134(4): 1016-1020.

[26]劉勇, 陳曉銀. 氧化鋁熱穩(wěn)定性的研究進(jìn)展[J]. 化學(xué)通報(bào), 2001 (2): 65-70.

[27]岳寶華, 周仁賢, 鄭小明. 制備條件對(duì)SiO2改性氧化鋁材料耐熱性能的影響[J]. 無機(jī)化學(xué)學(xué)報(bào), 2007, 23(3): 533-536. YUE Baohua, ZHOU Renxian, ZHENG Xiaoming. Influence of preparation condition on thermal stability of alumina modified by SiO2[J]. Chinese Journal of Inorganic Chemistry, 2007, 23(3): 533-536.

[28]MURRELL L L, DISPENZIERE N C. Silica-stabilized aluminas resistant to vanadium attack under severe high-temperature conditions[J]. Journal of Catalysis, 1988, 111(2):450-452.

[29]龔茂初, 章潔, 高士杰, 等. 高溫高表面氧化鋁新材料的制備化學(xué)研究Ⅲ.硅組分對(duì)硫酸鋁銨法制高表面Al2O3的影響[J]. 天然氣化工, 2000, 25(6):8-10. GONG Maochu, ZHANG Jie, GAO Shijie, et al. Study on preparation chemistry of high surface area alumina resisting high temperatureⅢ. Effect of silicon addition on the high surface area slumina prepared by alumina ammonium sulface decomposition[J]. Natural Gas Chemical Industry, 2000, 25(6):8-10.

[30]赫崇衡, 張文敏, 汪仁. 稀土修飾Al2O3的表面積熱穩(wěn)定性[J]. 物理化學(xué)學(xué)報(bào), 1996, 12(11):971-974. HE Chongheng, ZHANG Wenmin, WANG Ren. Surface area stability of aluminas modified by rare earths[J]. Acta Physic-Chimica Sinica, 1996, 12(11):971-974.

[31]龔茂初, 文梅, 章潔, 等. 高溫高表面氧化鋁新材料的制備化學(xué)研究——La、Ba共添加對(duì)氧化鋁熱穩(wěn)定性的影響[J]. 無機(jī)化學(xué)學(xué)報(bào), 2001, 17 (1):50-54. GONG Maochu, WEN Mei, ZHANG Jie, et al. Preparation chemistry of the high surface area alumina resistin high temperature—Effect of co-addition of lanthanum and barium on the thermal stability of alumina[J]. Chinese Journal of Inorganic Chemistry, 2001, 17(1):50-54.

Review on performance improvement of activated alumina coating in exhaust purifier of automobiles

WANG Bo1,2, WANG Guilin1, SUN Lizhu1, ZHANG Kai1, ZHANG Yuliang1

(1.School of Materials Science and Engineering, Hebei University of Science and Technology, Shijiazhuang, Hebei 050018, China; 2. Hebei Key Laboratory of Material Near-net Forming Technology, Shijiazhuang, Hebei 050018, China)

The basic situation of activated alumina coating in automobile exhaust gas purifier is introduced. The improvement effect of different methods for preparing active alumina coating is described. It is shown that the activated alumina prepared by sol-gel method has large specific surface area and impurity, but it still needs to further optimize the process conditions of the influencing factors such as water addition, solvent type, pH value and aging time in the process of industrialization. Based on the analysis of the mechanism of the additive in improving the performance of the activated alumina coating, the effects of rare earth elements, alkaline earth metals, silica and other additives on the coating performance are reviewed and compared. It can be seen that the introduction of additives in the active alumina coating can increase the specific surface area of the coating, inhibit the crystalline transformation of the activated alumina, and improve the high temperature stability of the coating. It is pointed out that the addition of lanthanum and barium can make the thermal stability of activated alumina better. Therefore, it is proposed that the development directions of activated alumina coating be sol-gel method with doping La and Ba.

inorganic composite materials； alumina; coating; additive; preparation method

1008-1534(2017)04-0282-05

2016-05-09;

2017-04-27；責(zé)任編輯：王海云

河北省自然科學(xué)基金(E2016208107)；河北省高等學(xué)校科學(xué)技術(shù)拔尖人才項(xiàng)目(BJ2016023，QN2015002)

王 波(1982—)，男，山東鄒城人，副教授，博士，主要從事礦產(chǎn)資源綜合利用方面的研究。

E-mail:wangbo1996@gmail.com

TQ133.1

A

10.7535/hbgykj.2017yx04009

王 波，王桂林，孫立柱，等.汽車尾氣凈化器中活性氧化鋁涂層性能改進(jìn)綜述[J].河北工業(yè)科技,2017,34(4):282-286. WANG Bo, WANG Guilin, SUN Lizhu, et al.Review on performance improvement of activated alumina coating in exhaust purifier of automobiles[J].Hebei Journal of Industrial Science and Technology,2017,34(4):282-286.