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化学工程 2014年第4期42卷 54-58页

作者：任衍伦刘京雷张莉徐宏应翔华东理工大学机械与动力工程学院化学工程联合国家重点实验室上海200237

以拟薄水铝石作为γ-Al2O3催化剂载体的前驱体,HNO3为胶溶剂,制备预涂敷铝溶胶浆液。以γ-Al2O3、拟薄水铝石、铝溶胶、聚乙烯醇(PVA)制备二次涂覆浆液。采用预涂敷和二次涂敷两步法,在酸洗后的316 L不锈钢表面浸渍提拉涂敷浆液,经烧结... 详细信息

以拟薄水铝石作为γ-Al2O3催化剂载体的前驱体,HNO3为胶溶剂,制备预涂敷铝溶胶浆液。以γ-Al2O3、拟薄水铝石、铝溶胶、聚乙烯醇(PVA)制备二次涂覆浆液。采用预涂敷和二次涂敷两步法,在酸洗后的316 L不锈钢表面浸渍提拉涂敷浆液,经烧结制备出γ-Al2O3/316L整体式催化剂载体。采用SEM,BET,XRD,EDS对载体的形貌特征和物相组分进行了分析,并用超声波震荡法对载体和基体的附着力进行了测试。结果表明:通过酸处理可使基体表面产生多孔结构,经2次焙烧,可以有效地提高载体的附着力,超声波振荡法测定载体平均质量损失率为1.24%。所制备的γ-Al2O3催化剂载体孔径适宜,主要在3 nm和10 nm之间,和常用催化剂载体孔径相近。γ-Al2O3催化剂载体生长均匀光滑,无裂痕,比表面积大,为234 m2/g,孔隙连通性好。

关键词：整体式催化剂载体浸渍提拉涂覆培烧铝溶胶不锈钢

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绿色无毒单元推进剂用整体式催化剂载体制备及性能研究

绿色无毒单元推进剂用整体式催化剂载体制备及性能研究

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作者：颜双九国防科学技术大学

学位级别：硕士

绿色无毒单元推进剂具有安全无毒、密度比冲高、存储和操作成本低等优点,在空间推进领域有着比较广阔的应用前景,但其高温、高速、高湿氧的燃气环境对载体的性能具有较高要求。本文从催化剂载体材料和结构等方面综合考虑,制备了一种锆酸... 详细信息

绿色无毒单元推进剂具有安全无毒、密度比冲高、存储和操作成本低等优点,在空间推进领域有着比较广阔的应用前景,但其高温、高速、高湿氧的燃气环境对载体的性能具有较高要求。本文从催化剂载体材料和结构等方面综合考虑,制备了一种锆酸镧(LaZrO,LZO)涂层整体式催化剂载体。以堇青石蜂窝为基体,以LZO粉体为涂层材料,用悬浮涂渍工艺制得涂层负载量适宜,机械稳定性较好的整体式载体。论文优化了制备工艺,表征了载体的性能。主要内容和结果如下:研究了基体的优选和预处理。从结构和材料两方面综合考虑,优选出堇青石蜂窝陶瓷作为基体,具有压降低,使用温度较高,耐高温水汽腐蚀,热膨胀系数和密度低等优点。采用20wt%的草酸溶液在100℃条件下预处理2h是较优选择,此时涂层的负载量和机械稳定性较高。通过探索球磨时间、固含量、pH值和添加剂等因素对LZO粉体特性、悬浮液稳定性以及涂层性能的影响,配制出粒径较小、较为稳定的LZO悬浮液。较优参数是:球磨时间为1h,固含量为20wt%,pH值为6,添加4wt%的PEG-4000。此时,LZO粉体平均粒径约为612nm,悬浮液较为稳定,制得的LZO涂层表面均匀,且具有较高的负载量和机械稳定性。通过探索涂渍时间、焙烧温度和焙烧时间等因素对载体的涂层负载量和机械稳定性的影响,制备出了负载量较高、机械稳定性较好的LZO涂层。较优工艺参数是:涂渍时间为2min,然后在600℃焙烧2h,共重复3次以上步骤。采用该工艺参数可制备出LZO涂层负载量约为15.60wt%,超声震荡脱落率约为4.70wt%的整体式催化剂载体。研究了载体的组成、结构和力学性能。整体式催化剂载体的BET比表面积和介孔结构主要取决于LZO涂层,测得载体的比表面积为5.36m/g,平均孔径为15.62nm。载体的抗压强度取决于基体,受到压缩载荷时,载体整体上未出现明显裂纹,孔道结构的破坏模式为逐层破坏。平行于孔道方向的抗压强度为1.86MPa,而垂直于孔道方向的抗压强度为0.80MPa。研究了载体的高温稳定性能。整体式催化剂载体经1000200℃高温考核后,质量和尺寸基本不变,物相保持稳定。当载体经过1000℃高温考核2h后,LZO涂层未发生明显的烧结现象,载体比表面积降低至2.42m/g。而在1200℃高温考核2h后,涂层发生明显烧结,载体比表面积显著降低至1.08m/g,降幅达80.0%,平均孔径由15.62nm增大至86.10nm。研究了载体的抗热震性能。总体上看,热震考核温度越高,次数越多,涂层脱落率越大。采用空气冷却时,在800℃400℃下热震考核10次,涂层脱落率均低于8wt%,此时整体式催化剂载体具有较好的抗热震性能。采用蒸馏水冷却时,样品降温速率加快,对涂层机械稳定性的破坏较大,热震考核温度高于1200℃时,涂层脱落率高于15wt%。研究了载体的耐高温水汽腐蚀性能。整体式催化剂载体经高温水汽考核后,质量和尺寸变化很小,物相保持稳定。经1000℃高温水汽考核30min,LZO涂层尚未明显烧结。而在1200℃高温水汽考核30min后,LZO涂层发生明显烧结,涂层变得较为致密,孔隙结构显著减少,水汽起到了促进涂层烧结的作用。

关键词：绿色无毒单元推进剂整体式催化剂载体锆酸镧涂层悬浮涂渍工艺

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