金属载体表面玻璃陶瓷涂层涂覆及其性能研究

发布时间：2017-07-26 14:12

  本文关键词：金属载体表面玻璃陶瓷涂层涂覆及其性能研究

  更多相关文章： 玻璃陶瓷涂层 金属载体 柴油车尾气净化 Ni CrFe合金

【摘要】：随着社会的发展,机动车越来越广泛的被人们所使用,由汽车尾气造成的环境污染越来越严重,并危害着环境和人类的身体健康。柴油车由于具有更好的经济性而得到更广泛的使用。和汽油车相比,柴油车尾气的污染物不仅有一氧化碳(CO)、氮氧化物(NOx)和碳氢颗粒物(HC)还存在碳烟颗粒物(PM),因此国内和国外出台了越来越多的排放法规,来限制柴油车尾气的排放。常用的方法是机外净化技术,即使用尾气催化转化器来净化柴油车排放的尾气。催化转化器的载体作为负载催化剂的主要工具,对催化剂的净化性能有很大影响。本文选择金属合金作为载体,围绕该金属载体表面玻璃陶瓷涂层涂覆工艺及其性能展开研究,通过对选用的金属载体表面采用不同预处理方法以及选用不同组分的玻璃陶瓷涂层,详细研究了可以增强金属合金载体与催化剂结合强度的涂层配方、制备工艺及涂层性能,以提高催化剂的净化效率。本文中选取的是NiCrFe金属合金作为载体,通过磷化处理、喷砂处理和酸碱腐蚀后高温氧化三种方法对金属载体表面进行预处理,并通过XRD和SEM对已预处理之后的金属载体的成分和表面形貌进行分析检测。研究结果表明,磷化处理和喷砂处理之后的载体表面,会有少量的缺陷生成,通过酸碱腐蚀后高温氧化这种方式预处理之后的NiCrFe金属载体表面比较粗糙,产生了一层成分为Cr1.7Fe0.3O3的氧化膜,利于涂层的负载。通过溶胶-凝胶法制备了含碱族元素(Li、Na、K)的玻璃陶瓷涂层,运用浸渍提拉法将制备的涂层涂覆到预处理之后的NiCrFe金属载体表面。通过SEM和XRD对涂层形貌结构和晶态进行分析,研究结果表面,当添加碱族元素形成的氧化物含量最大时,所制备出的玻璃陶瓷涂层的晶体结构仍然呈现为非晶态的,有利于提高涂层的稳定性。形貌结构与性能测试结果表面,(K2O)X(Al2O3)1-X(SiO2)系列玻璃陶瓷涂层优于(Li2O)X(Al2O3)1-X(SiO2)和(Na2O)X(Al2O3)1-X(SiO2)系列玻璃陶瓷涂层。通过超声震荡的方式对涂覆并高温焙烧后的玻璃陶瓷涂层进行性能检测,发现(Al2O3)0.4(K2O)0.6(SiO2)的涂层与NiCrFe载体的涂覆结合效果和抗震性能都比较好,适合用于柴油车的尾气催化转化器工作的环境。通过柴油车尾气实验室模拟设备对已制备的涂层催化性能进行测试,通过涂层对PM和NO的去除效果实验中,发现本实验制备的添加Li、Na和K三种元素的(Al2O3)-(SiO2)玻璃陶瓷涂层对PM和NO都具有有一定的净化效果。其中添加K元素的(K2O)0.8(Al2O3)0.2(SiO2)涂层对NO的净化效果最好,在570℃时对NO的去除率达到最大值35%。
【关键词】：玻璃陶瓷涂层 金属载体 柴油车尾气净化 Ni CrFe合金
【学位授予单位】：沈阳大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG174.4
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-11
• 第1章 绪论11-25
• 1.1 概述11-16
• 1.1.1 柴油车尾气的污染及危害11-12
• 1.1.2 柴油车尾气排放标准和尾气处理方法12-16
• 1.2 柴油车尾气催化转化器的发展动态16-17
• 1.3 柴油车尾气净化催化剂活性组分17-18
• 1.4 柴油车尾气净化催化剂的载体18-21
• 1.4.1 柴油车尾气净化催化剂载体的分类18-21
• 1.4.2 金属载体的表面预处理方法21
• 1.5 柴油车尾气催化转化器涂层21-23
• 1.5.1 柴油车尾气催化转化器涂层的制备涂覆方法22-23
• 1.6 题研究目的及主要研究内容23-25
• 1.6.1 课题来源23
• 1.6.2 研究目的及意义23-24
• 1.6.3 主要研究内容24
• 1.6.4 研究方法及技术路线24-25
• 第2章 金属载体表面预处理研究25-37
• 2.1 载体的选择25-27
• 2.1.1 陶瓷载体25-26
• 2.1.2 金属载体26-27
• 2.2 金属载体表面预处理的方法27-29
• 2.2.1 酸碱腐蚀后高温氧化27-28
• 2.2.2 磷化处理28
• 2.2.3 喷砂后高温氧化28-29
• 2.3 实验部分29-32
• 2.3.1 实验药品29-30
• 2.3.2 实验仪器30
• 2.3.3 磷化处理30-31
• 2.3.4 喷砂处理31-32
• 2.3.5 酸碱腐蚀后高温氧化32
• 2.4 结果与讨论32-36
• 2.4.1 扫描电镜SEM分析32-35
• 2.4.2 XRD图谱分析35-36
• 2.5 本章小结36-37
• 第3章 玻璃陶瓷涂层的制备与表征37-55
• 3.1 溶胶-凝胶法简介37-39
• 3.1.1 溶胶-凝胶法制备涂层的基本原理37-38
• 3.1.2 溶胶-凝胶法制备涂层的影响因素38-39
• 3.2 实验部分39-42
• 3.2.1 实验药品39
• 3.2.2 实验仪器39-40
• 3.2.3 玻璃陶瓷涂层的制备40-41
• 3.2.4 玻璃陶瓷涂层的涂覆41-42
• 3.3 玻璃陶瓷涂层性能测试42-53
• 3.3.1 涂层形貌分析（SEM）42-45
• 3.3.2 涂层成分分析（XRD）45-46
• 3.3.3 超声脱落性能测试46-53
• 3.4 本章小结53-55
• 第4章 涂层催化活性测试55-61
• 4.1 实验部分55-57
• 4.1.1 实验材料55
• 4.1.2 实验仪器55-56
• 4.1.3 活性测试56-57
• 4.2 测试结果分析57-59
• 4.3 本章小结59-61
• 第5章 研究结论61-63
• 参考文献63-69
• 发表文章情况69-71
• 致谢71-72

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本文编号：576798