一种表面改性的堇青石及其制备方法和应用的利记博彩app
【专利摘要】本发明公开了一种表面改性的堇青石及其制备方法和应用，首先利用溶胶浸渍法使堇青石介质表面包裹一层SiOC前驱体，然后利用乳液聚合法制备的聚苯乙烯微球与堇青石样品交联，最后将复合交联体进行热解，得到表面具有纳米级多孔结构的堇青石。本发明的技术方案克服了现有颗粒物过滤体主被动再生过程温度过高的缺陷，纳米级的孔洞结构降低了碳黑的着火点，提高了碳黑的转化率，有利于颗粒物过滤体用于柴油机尾气处理过程中再生。
【专利说明】一种表面改性的堇青石及其制备方法和应用
【技术领域】
[0001]本发明属于催化碳烟燃烧【技术领域】，更加具体地说，涉及一种在堇青石表面造纳米级多孔的制备方法及其应用。
【背景技术】
[0002]柴油机动车凭借着良好的机动性和经济性在机动车领域占有越来越大份额，但是随着各国相继出台更加严格的排放法规，柴油机尾气排放已经成为制约柴油机进一步发展的瓶颈因素。且柴油机尾气中的颗粒物(PM)尤其是PM2.5对人体有较强的致癌作用。目前，颗粒物过滤体(DPF)是目前公认最有效的降低柴油机颗粒物排放的后处理技术之一。但是随着碳烟颗粒物的沉积，压降升高，导致发动机功率和燃油经济性的降低，必须对DPF进行再生。DPF的再生主要有两种方式:一种是主动再生，即借助外加能量使DPF温度达到颗粒物的着火点，沉积在过滤体介质表面的颗粒物氧化燃烧；另一种是被动再生，即在相对较低的排气管温度下，实现颗粒物的氧化。由于主动再生过程中温度较高，导致DPF在再生过程中容易出现裂纹，损坏DPF的性能；因此，被动再生成为颗粒物过滤体(DPF)再生研究的主要方向。沉积在DPF介质表面的颗粒物的着火点与两个因素有关:颗粒物的宏观与微观理化特性和DPF介质表面与颗粒物的接触程度。因此，如能改变DPF介质表面的形貌使之与颗粒物尺寸相匹配达到紧密接触，就能显著降低颗粒物的着火点，有利于DPF的被动再生。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，克服了现有颗粒物过滤体(DPF)主被动再生过程温度过高的缺陷，提供了一种表面改性的堇青石的制备方法。经过表面改性的堇青石能够显著降低碳烟的着火点，有利于DPF用于柴油机尾气处理过程中再生。
[0004]本发明的技术目的通过下述技术方案予以实现:
[0005]一种表面改性的堇青石及其制备方法，按照下述步骤进行:
[0006]步骤1，制备聚苯乙烯微球(PS)和SiOC前驱体混合均匀的交联体溶胶
[0007]称取相同质量份数的含氢聚硅氧烷(PHMS)和1，3，5，7-四甲基-1，3，5，7-四乙烯基环四硅氧烷(D4Vi)进行混合，然后向其中加入甲基乙烯基硅氧烷配位钼催化剂，再向其中加入0.1-1.质量份数的聚苯乙烯微球(PS)，分散均匀即可。
[0008]在上述制备过程中，选择超声分散方式对体系进行分散。
[0009]在上述制备过程中，所述配位钼催化剂选用甲基乙烯基硅氧烷配位钼催化剂(钼含量:300ppm)购自深圳钼络合物有限公司，其化学式如下:
[0010]
【权利要求】
1.一种表面改性的堇青石，其特征在于，经过改性后的堇青石介质成分为Sih6O3-5C,表面具有纳米级多层次孔结构，孔结构分布较为均匀，孔径范围集中在100-150.，按照下述步骤进行: 步骤I，制备聚苯乙烯微球和SiOC前驱体混合均匀的交联体溶胶，即称取相同质量份数的含氢聚硅氧烷和1，3，5，7-四甲基-1，3，5，7-四乙烯基环四硅氧烷进行混合，然后向其中加入甲基乙烯基硅氧烷配位钼催化剂，再向其中加入0.1-1.质量份数的聚苯乙烯微球，分散均匀即可； 步骤2，利用溶胶浸溃法使堇青石介质表面包裹聚苯乙烯微球和SiOC前驱体混合均匀的交联体溶胶； 步骤3，将步骤2中制备的复合交联体进行热解，得到表面具有纳米级多孔结构的堇青石，首先在惰性环境中进行热解:按照1_2°C /min的升温速度从室温20— 25°C升温至700?900°C，恒温I一2h，然后以3?6°C /min的降温速度在惰性气体保护下降至室温20—25°C，将在惰性气体氛围中热解后的复合交联体，在空气中再进行热解，按照1_2°C /min的升温速度从室温20— 25°C升温至700?900°C，恒温Ih，然后以以3?6°C /min的降温速度降至室温20— 25 °C。
2.根据权利要求1所述的一种表面改性的堇青石，其特征在于，在所述步骤I中，选择超声分散方式对体系进行分散；所述聚苯乙烯微球选用模板制备方法中常选用的聚苯乙烯微球，如利用乳液聚合法制备聚苯乙烯微球，但需要选用的聚苯乙烯微球的粒径分布均匀，较为单一，例如乳液聚合法合成的PS微球，其粒径为200nm，且分散性良好；所述配位钼催化剂选用甲基乙烯基硅氧烷配位钼催化剂(钼含量:300ppm)，所述催化剂加入量为含氢聚硅氧烷和四甲基四乙烯基环四硅氧烷总质量的I %—3%，其化学式如下:
3.根据权利要求1所述的一种表面改性的堇青石，其特征在于，在所述步骤2中，在进行浸溃时，将堇青石介质在交联体溶胶中进行浸溃，浸溃时间(即浸泡)至少30min，优选2 — 4h ;在进行浸溃之前，选择对堇青石介质表面进行预先处理:将堇青石切成长:宽:高=8-10mm:8-10mm: 15_17mm,放入体积比丙酮/乙醇为3的混合溶液中浸泡3_5h,然后放入60°C烘箱中干燥2-3h;将干燥后的样品浸泡于浓度为0.5-lmol/L的硝酸水溶液中3-5h，浸泡后的样品用去离子水清洗后放入干燥箱中干燥备用；在进行浸溃之后，取出后鼓风通孔，使堇青石介质表面附着上PS与SiOC前驱体的交联体溶胶，然后置于50°C下恒温4h，得到堇青石、PS微球和SiOC前驱体的复合交联体。
4.根据权利要求1所述的一种表面改性的堇青石，其特征在于，在所述步骤3中，所述惰性环境选择惰性气体予以实现，先通入惰性气体以排除高温管式炉炉内的空气后继续通入惰性气体，例如先通入惰性气体4-6min，气流量控制在200-400sccm，排尽炉内的空气后,继续通入气体；所述惰性气体选择氩气、氮气或者氦气。
5.一种表面改性的堇青石的制备方法，其特征在于，经过改性后的堇青石介质表面具有纳米级多层次孔结构，孔结构分布较为均匀，孔径范围集中在100-150nm，按照下述步骤进行: 步骤1，制备聚苯乙烯微球和SiOC前驱体混合均匀的交联体溶胶，即称取相同质量份数的含氢聚硅氧烷和1，3，5，7-四甲基-1，3，5，7-四乙烯基环四硅氧烷进行混合，然后向其中加入甲基乙烯基硅氧烷配位钼催化剂，再向其中加入0.1-1.质量份数的聚苯乙烯微球，分散均匀即可； 步骤2，利用溶胶浸溃法使堇青石介质表面包裹聚苯乙烯微球和SiOC前驱体混合均匀的交联体溶胶； 步骤3，将步骤2中制备的复合交联体进行热解，得到表面具有纳米级多孔结构的堇青石，首先在惰性环境中进行热解:按照1_2°C /min的升温速度从室温20— 25°C升温至700?900°C，恒温I一2h，然后以3?6°C /min的降温速度在惰性气体保护下降至室温20—25°C，将在惰性气体氛围中热解后的复合交联体，在空气中再进行热解，按照1_2°C /min的升温速度从室温20— 25°C升温至700?900°C，恒温Ih，然后以以3?6°C /min的降温速度降至室温20— 25 °C。
6.根据权利要求5所述的一种表面改性的堇青石的制备方法，其特征在于，在所述步骤I中，选择超声分散方式对体系进行分散；所述聚苯乙烯微球选用模板制备方法中常选用的聚苯乙烯微球，如利用乳液聚合法制备聚苯乙烯微球，但需要选用的聚苯乙烯微球的粒径分布均匀，较为单一，例如乳液聚合法合成的PS微球，其粒径为200nm，且分散性良好；所述配位钼催化剂选用甲基乙烯基硅氧烷配位钼催化剂(钼含量:300ppm)，所述催化剂加入量为含氢聚硅氧烷和四甲基四乙烯基环四硅氧烷总质量的1%—3%，其化学式如下:
7.根据权利要求5所述的一种表面改性的堇青石的制备方法，其特征在于，在所述步骤2中，在进行浸溃时，将堇青石介质在交联体溶胶中进行浸溃，浸溃时间(即浸泡)至少30min，优选2 — 4h ;在进行浸溃之前，选择对堇青石介质表面进行预先处理:将堇青石切成长:宽:高=8-10mm:8-10mm:15-17mm，放入体积比丙酮/乙醇为3的混合溶液中浸泡3_5h，然后放入60°C烘箱中干燥2-3h ;将干燥后的样品浸泡于浓度为0.5-lmol/L的硝酸水溶液中3-5h，浸泡后的样品用去离子水清洗后放入干燥箱中干燥备用；在进行浸溃之后，取出后鼓风通孔，使堇青石介质表面附着上PS与SiOC前驱体的交联体溶胶，然后置于50°C下恒温4h，得到堇青石、PS微球和SiOC前驱体的复合交联体。
8.根据权利要求5所述的一种表面改性的堇青石的制备方法，其特征在于，在所述步骤3中，所述惰性环境选择惰性气体予以实现，先通入惰性气体以排除高温管式炉炉内的空气后继续通入惰性气体，例如先通入惰性气体4-6min，气流量控制在200-400sCCm，排尽炉内的空气后，继续通入气体；所述惰性气体选择氩气、氮气或者氦气。
9.如权利要求1所述的一种表面改性的堇青石，或者依据权利要求5所述的制备方法得到的表面改性堇青石在实现碳烟转化中的应用。
10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于，实现碳烟转化的温度为30—800°C，优选300—800。。 。
【文档编号】B01J27/20GK103433063SQ201310358768
【公开日】2013年12月11日 申请日期:2013年8月15日 优先权日:2013年8月15日
【发明者】龚彩荣, 宁云龙, 范国樑 申请人:天津大学