專利名稱：鈦酸鋁類型的多孔結(jié)構(gòu)的制作方法
鈦酸鋁類型的多孔結(jié)構(gòu)本發(fā)明涉及多孔結(jié)構(gòu)，如催化劑載體或者顆粒過濾器，其構(gòu)成過濾和/或活性部 分的材料基于鈦酸鋁。形成根據(jù)本發(fā)明的載體或陶瓷過濾器的基礎(chǔ)的陶瓷材料或者主要由 元素Al、Ti、Mg和^ 的氧化物(主要呈鈦酸鋁Al2TiO5 (假板鈦礦)類型的相形式)構(gòu)成。 該多孔結(jié)構(gòu)通常由蜂窩狀結(jié)構(gòu)制成并且特別地用于柴油類型內(nèi)燃機(jī)的排氣管道，其性能得 到改善。在本說明書的剩余部分中，將描述在可以除去在來自汽油或者柴油內(nèi)燃機(jī)的廢氣 中包含的污染物的特定過濾器或者催化劑載體的領(lǐng)域(本發(fā)明涉及的領(lǐng)域)中的應(yīng)用和優(yōu) 點(diǎn)。目前，所有用于凈化廢氣的結(jié)構(gòu)通常都具有蜂窩狀結(jié)構(gòu)。據(jù)已知，在它的使用期間，顆粒過濾器經(jīng)受一系列的過濾(煙灰積聚)和再生(煙 灰去除)階段。在過濾階段期間，由發(fā)動(dòng)機(jī)排出的煙灰顆粒被保留和沉積在過濾器內(nèi)部。在 再生階段期間，煙灰顆粒在過濾器內(nèi)部被燒掉以便恢復(fù)其過濾性能。因此將理解的是，構(gòu)成 過濾器的材料在低溫和高溫時(shí)的機(jī)械強(qiáng)度性能對(duì)于這種應(yīng)用是極其重要的。同樣地，該材 料必須具有足夠穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)以經(jīng)受(特別地在安裝其的車輛的整個(gè)使用壽命期間內(nèi))可能 局部地上升最高至基本高于100(TC值的溫度，特別地如果一些再生階段沒有充分控制時(shí)。目前，過濾器主要地由多孔陶瓷材料制成，最通常地由金剛砂或者堇青石制成。這 種類型的金剛砂催化過濾器例如描述在專利申請(qǐng)EP816065、EPl 142619、EP1455923或者 W02004/090294和W02004/065088中。這種過濾器可以獲得具有優(yōu)異的熱導(dǎo)率和具有孔隙 度特征(特別地平均孔徑和孔徑分布)的化學(xué)上惰性的過濾結(jié)構(gòu)，其對(duì)于過濾由熱發(fā)動(dòng)機(jī) 產(chǎn)生的煙灰的應(yīng)用是理想的。然而，仍然保持一些這種材料特有的缺點(diǎn)
第一個(gè)缺點(diǎn)與SiC的稍微高的熱膨脹系數(shù)(大于3 X IO-6K-1)有關(guān)，其不允許制備大尺 寸的整料過濾器并且最經(jīng)常必須將該過濾器分割成使用水泥結(jié)合在一起的多個(gè)蜂窩狀元 件，如在專利申請(qǐng)EP1455923中描述的那樣。經(jīng)濟(jì)性質(zhì)的第二個(gè)缺點(diǎn)與極其高的燒制溫度 (典型地可以燒結(jié)以確保該蜂窩狀結(jié)構(gòu)的足夠的熱機(jī)械強(qiáng)度的高于2100°C )有關(guān)，特別地 在過濾器的連續(xù)再生階段期間。這種溫度要求安裝特殊設(shè)備，這顯著地提高了最后獲得的 過濾器的成本。從另一觀點(diǎn)看，雖然由堇青石制成的過濾器是已知的并且使用很長(zhǎng)時(shí)間了(由于 它們的低成本)，然而目前已知的是，在這種結(jié)構(gòu)中可能遇到問題，特別地在沒有很好控制 的再生循環(huán)期間，在其期間，過濾器可能局部地經(jīng)受高于堇青石的熔點(diǎn)的溫度。這些熱點(diǎn)的 后果可為從過濾器的效率的部分損失至在最嚴(yán)重的情況下它完全的破壞。而且，堇青石不 具有足夠的化學(xué)惰性(從連續(xù)的再生循環(huán)期間達(dá)到的溫度來看)，并因此它易于反應(yīng)并被 來源于在該過濾階段期間已經(jīng)積聚在該結(jié)構(gòu)中的潤(rùn)滑劑、燃料或其它油的殘余物的物類腐 蝕，該現(xiàn)象還可以是該結(jié)構(gòu)的性能快速退化的原因。例如，這種缺點(diǎn)已經(jīng)描述在專利申請(qǐng)W02004/011124中，其提出用多鋁紅柱石 (10-40重量％)增強(qiáng)的基于鈦酸鋁(60-90重量％)的過濾器以克服它們，其耐用性得到改善。
根據(jù)另一實(shí)施方案，專利申請(qǐng)EP1559696提出使用粉末以制備通過在 1000-1700°C的鋁、鈦和鎂的氧化物的反應(yīng)性燒結(jié)獲得的蜂窩式過濾器。在燒結(jié)之后獲得 的材料呈兩種相的混合物形式假板鈦礦Al2TiO5結(jié)構(gòu)類型的主要相，其包含鈦、鋁和鎂，和 NayK1^yAlSi3O8類型的長(zhǎng)石相次要相。然而，由申請(qǐng)人進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)已經(jīng)表明在目前難于保證這種基于鈦酸鋁類型的材料 的結(jié)構(gòu)的性能，特別地難于達(dá)到適合于例如使它們能直接地用于顆粒過濾器類型的高溫應(yīng) 用中的熱穩(wěn)定性、熱膨脹系數(shù)和耐腐蝕性的值。特別地，氧化物種類的材料在過濾器顆粒的特定應(yīng)用中，必須控制耐腐蝕性以便 避免該過濾器的孔隙性被改變。更確切地說，使用作過濾器的組分的材料腐蝕的強(qiáng)烈傾向 導(dǎo)致能夠封閉孔隙的反應(yīng)并顯著地降低過濾能力，和在最嚴(yán)重的情況下，可以是由于過濾 器壁被擊穿的滲漏的原因。本發(fā)明的目的因此是提供多孔結(jié)構(gòu)，其包含假板鈦礦(pseudo-brookite)類型的 氧化物材料，具有基本上得到改善的如上所述的性能，特別地以使得更有利地使用它們以 制備過濾器和/或催化多孔結(jié)構(gòu)，典型地蜂窩狀結(jié)構(gòu)。更確切地說，本發(fā)明涉及包含陶瓷材料的多孔結(jié)構(gòu)，該陶瓷材料主要地包含以這 樣的比例含有鈦、鋁、鎂和鋯的假板鈦礦類型的氧化物相或者由該氧化物相組成，所述比例 使得該假板鈦礦類型的相基本上滿足下式
(Al2TiO5) x (MgTi2O5) y (MgTiZrO5) z
所述材料滿足以下組成(基于單一氧化物Al2O3，TiO2, MgO和^O2的mol%) 90<2a+3m<110 ； 100+a<3t<210-a ；和 a+t+m+zr=100,
其中
-a是Al2O3的摩爾百分比； -t是TiO2的摩爾百分比； -m是MgO的摩爾百分比； -zr是&02的摩爾百分比。措辭“基于氧化物”在本說明書的意義上理解為百分比含量(重量百分比或者摩 爾百分比)基于對(duì)應(yīng)于存在于陶瓷材料中的元素的氧化物進(jìn)行計(jì)算。術(shù)語(yǔ)“主要地”在本說明書的意義上理解為假板鈦礦類型的相占該材料的總重量 的至少60%，優(yōu)選地至少70%，甚至至少80%。優(yōu)選地，該多孔結(jié)構(gòu)由所述陶瓷材料組成。優(yōu)選地，在上述式中92 ^ 2a+3m ^ 108，非常優(yōu)選地95 ^ 2a+3m ^ 105。優(yōu)選地，在上述式中100+a ^ 3t ^ 205_a，非常優(yōu)選地100+a ^ 3t ^ 200_a。根 據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案，所述材料具有以下組成(基于以下氧化物的重量％)
-大于25%并低于55%的Al2O3 ； -大于35%并低于60%的TiR ； -大于1%并低于8%的MgO ； -大于0. 7%并低于7%的^O2 ；- 低于20%的Si02。優(yōu)選地，Al2O3占該材料的化學(xué)組成的大于25%，所述百分比以基于對(duì)應(yīng)于存在的 元素的氧化物的重量％給出。例如，特別地對(duì)于過濾器或者催化劑載體類型的應(yīng)用，Al2O3可 以占該化學(xué)組成的大于30%更優(yōu)選地大于35%。優(yōu)選地，Al2O3占該化學(xué)組成的低于55%非 常優(yōu)選地低于50%，所述百分比以基于氧化物按重量計(jì)給出。優(yōu)選地，TiA占該材料的化學(xué)組成的大于40%。優(yōu)選地，TiA占該化學(xué)組成的低于 60%非常優(yōu)選地低于55%，所述百分比以基于氧化物按重量計(jì)給出。優(yōu)選地，MgO占該材料的化學(xué)組成的大于1%和非常優(yōu)選地大于1. 5%。優(yōu)選地，MgO 占該化學(xué)組成的低于8%非常優(yōu)選地低于6%，所述百分比以基于氧化物按重量計(jì)給出。優(yōu)選地，ZrO2占該材料的化學(xué)組成的大于0. 7%和非常優(yōu)選地大于1. 5%，百分比含 量以重量計(jì)并基于氧化物給出。優(yōu)選地，ZiO2占該化學(xué)組成的低于7%并且非常優(yōu)選地低于 6%。不脫離本發(fā)明的范圍，至少一部分甚至所有的可以用至少一種選自Ce2O3或HfO2 的氧化物進(jìn)行替換(基于使用元素Ce和/或元素Hf對(duì)元素^ 的摩爾百分比替換)。這特 別地是當(dāng)使用的ττ源包含相當(dāng)大比例的Hf時(shí)的情況，如它在目前大多數(shù)可商業(yè)獲得的鋯 源中是通常的。除了所有存在的氧化物的重量百分比，根據(jù)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)還可以包含其它微量元 素。特別地，所述材料可以以低于20%(基于SiO2),優(yōu)選地低于10%的量包含硅。硅的量?jī)?yōu) 選地大于0.5%，有利地大于1%甚至大于1. 5%或者甚至大于m。例如，所述量(基于SiO2) 是 0. 5-10%O除了所有對(duì)應(yīng)于在所述材料中存在的元素的氧化物的重量百分比，該多孔結(jié)構(gòu)還 可以包含其它元素，如Ca、Na、K、Fe、Ba和Sr，存在于該材料中的所述元素的總和量基于相 應(yīng)的氧化物優(yōu)選地為低于6重量％，特別地低于3重量％并且甚至低于2重量％。根據(jù)一個(gè) 實(shí)施方案，每種微量元素的百分比含量，基于相應(yīng)氧化物的重量，優(yōu)選地低于0. 7%。根據(jù)另 一實(shí)施方案，元素Ca、Sr和Ba的百分比含量(基于相應(yīng)氧化物的重量)大于洲，甚至大于 3%,特別地3-5%。為了避免不必要地增加本說明書的負(fù)擔(dān)，如上所述地，在根據(jù)本發(fā)明的顆粒的組 成的各種優(yōu)選的實(shí)施方案之間的根據(jù)本發(fā)明的所有可能的組合將不再報(bào)道。然而，顯然的 是，在本說明書的范圍內(nèi)可以設(shè)想上面描述的起點(diǎn)值和/或優(yōu)選值和范圍的所有可能的組 合并且它們應(yīng)該被認(rèn)為是由本申請(qǐng)人進(jìn)行了描述(特別地兩、三種或更多種組合)。根據(jù)本發(fā)明的多孔結(jié)構(gòu)的材料可以進(jìn)一步地包括由硅酸鹽相組成的較少相 (phase minoritaire)，其比例可以為該材料的總重量的0_40%，優(yōu)選地0_30%，非常優(yōu)選地 該材料總重量的0-25%。根據(jù)本發(fā)明，所述硅酸鹽相可以主要由二氧化硅和氧化鋁組成。優(yōu) 選地，在硅酸鹽相中的二氧化硅的比例大于50%甚至大于60%。根據(jù)本發(fā)明的多孔結(jié)構(gòu)的材料可以進(jìn)一步地包括基本上包含二氧化鈦TiO2和/ 或氧化鋯^o2的較少相。措辭“基本上包含”理解為表示在該相中的TiA和/或ZiO2的重 量百分比是約至少80%甚至至少90%。根據(jù)本發(fā)明的材料的假板鈦礦類型的氧化物相可以基本滿足下式 (Al2TiO5) x (MgTi2O5) y (MgTiZrO5) z，
其中-χ 為 0. 45-0. 94 ； -y 為 0. 05-0. 50 ； -ζ 為 0. 005-0. 06 ；和
-x+y+z=lο根據(jù)優(yōu)選的實(shí)施方案，在上式中 -χ 為 0. 65-0. 90 ；
-y 為 0. 09-0. 40 ； -ζ 為 0. 005-0. 05 ；和
-x+y+z=lο術(shù)語(yǔ)“基本上”在本說明書意義上理解為表示對(duì)與存在于該假板鈦礦類型的主 相中的元素(Al、Ti和Mg)對(duì)應(yīng)的每種氧化物的計(jì)算的百分比含量偏離對(duì)應(yīng)于理想式 (Al2TiO5) x (MgTi2O5) y (MgTiZrO5) z的百分比含量不超過5%，優(yōu)選地不超過H構(gòu)成根據(jù)本發(fā)明的多孔結(jié)構(gòu)的材料可以通過任何通常用于本領(lǐng)域中的技術(shù)獲得。例如，構(gòu)成該結(jié)構(gòu)的材料可以直接地通過以適當(dāng)?shù)谋壤?jiǎn)單混合初始反應(yīng)劑以 獲得希望的組成，然后成型和燒結(jié)而直接地獲得。所述反應(yīng)劑可以是簡(jiǎn)單的氧化物Al2O3， Ti02，Mg0*&02和任選地可進(jìn)入在鈦酸鋁假板鈦礦結(jié)構(gòu)中的元素(如硅)的其它氧化物， 例如呈固溶體形式。根據(jù)本發(fā)明還可能使用所述氧化物的任何前體，例如呈以上元素的碳 酸鹽、氫氧化物或者其它有機(jī)金屬化合物形式。術(shù)語(yǔ)“前體”理解為表示在通常在熱處理之 前的階段，即在一般地低于1000°C，或者低于800°C甚至低于500°C的加熱溫度下，其分解 成相應(yīng)的簡(jiǎn)單氧化物的材料。根據(jù)另一種制備根據(jù)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)的方法，該多孔結(jié)構(gòu)從由所述簡(jiǎn)單氧化物獲得 的燒結(jié)顆粒獲得。預(yù)燒結(jié)該混合物，即它被加熱至可以使簡(jiǎn)單的氧化物反應(yīng)以形成包含該 假板鈦礦類型的結(jié)構(gòu)的至少一種主相的燒結(jié)顆粒的溫度。根據(jù)這種實(shí)施方案還可以使用上 述的氧化物的前體。此外，如同上述，燒結(jié)前體的混合物，即它被加熱至可以使前體反應(yīng)以 便形成包含至少一個(gè)主要地假板鈦礦類型結(jié)構(gòu)的相的顆粒的溫度。根據(jù)另一可能的制備根據(jù)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)的方法，根據(jù)本發(fā)明的材料由通過使氧化 物八1203、1102、1%0、21<)2和任選地5102或者其它氧化物(或者其前體)事先熔化獲得的顆 粒進(jìn)行合成。例如，該顆粒通過電熔化方法獲得，其可以大量制備，具有高產(chǎn)率和很好的價(jià)格/ 性能比。用于通過熔化制備該顆粒的連續(xù)步驟例如為如下
a)將原材料混合以形成原料(charge de depart)；
b)熔化該原料直至獲得熔化液體；
c)冷卻所述熔化液體使得該熔化液體完全地凝固，這種冷卻可以快速地進(jìn)行，例如 在低于3分鐘之內(nèi)；
d)任選地，研磨所述固體塊以便獲得顆?；旌衔?。在步驟b)，優(yōu)選地使用電弧爐，但是可以考慮任何已知的爐，如感應(yīng)電爐或者等離 子體加熱爐，只要它完全地熔化該原料。燒制優(yōu)選地在中性條件下進(jìn)行，例如在氬氣下，或 者在氧化條件下，優(yōu)選地在大氣壓力下。
在步驟C)，冷卻優(yōu)選地但不是必須地是快速的，S卩，以使得熔化液體在低于3分鐘 之內(nèi)變得完全地凝固的方式進(jìn)行。優(yōu)選地，該冷卻由澆鑄在如描述在專利US3993119中的 CS模型中獲得，或者由淬火操作獲得。在步驟d)，使用傳統(tǒng)方法研磨該固體塊直至獲得可以制備本發(fā)明結(jié)構(gòu)的顆粒尺 寸。一種用于制備這種根據(jù)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)的方法通常為以下
首先，將初始反應(yīng)劑(通過燒結(jié)獲得的顆?；蛘咄ㄟ^熔化獲得的顆粒，如上所述的或 者作為其混合物)以適當(dāng)?shù)谋壤旌弦垣@得希望的組成。以在本領(lǐng)域中熟知的方式，該制造方法一般地包括使反應(yīng)劑和/或熔化和/或燒 結(jié)顆粒的最初混合物與甲基纖維素類型的有機(jī)粘結(jié)劑和致孔劑(例如，淀粉、石墨、聚乙 烯、PMMA等等)混合的步驟，并且逐漸加入水直至獲得可以進(jìn)行擠出蜂窩狀結(jié)構(gòu)的步驟所 需要的可塑性。例如，在第一步期間，使初始混合物與1-30質(zhì)量％的至少一種根據(jù)所希望的孔徑 選擇的致孔劑混合，然后加入至少一種有機(jī)增塑劑和/或有機(jī)粘結(jié)劑和水。該混合產(chǎn)生呈糊狀物形式的均質(zhì)產(chǎn)品。使用熟知的技術(shù)，使該產(chǎn)品擠出通過具有 適當(dāng)形狀的模具的步驟可以獲得蜂窩狀整料。該方法然后例如可以包括干燥該獲得的整料 的步驟。在干燥步驟期間，獲得的粗制陶瓷整料一般地通過微波干燥或者通過溫度干燥進(jìn) 行干燥足夠的時(shí)間以使非化學(xué)結(jié)合水的含量為低于1質(zhì)量％。當(dāng)希望獲得顆粒過濾器時(shí)，該 方法可以進(jìn)一步地包括在該整料的每一端使每?jī)蓚€(gè)通道阻塞一個(gè)通道的步驟。燒制該整料(其過濾部分基于鈦酸鋁)的步驟原則上在高于130(TC而不超過 1800°C，優(yōu)選地不超過1750°C的溫度下進(jìn)行。該溫度特別地根據(jù)存在于多孔材料中的另一 相和/或氧化物進(jìn)行調(diào)節(jié)。最通常，在該燒制期間，整料結(jié)構(gòu)在包含氧或者中性氣體的氣氛 中被加熱至1300°C -1600°C的溫度。雖然本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)之一在于獲得其尺寸可被大大提高的整料結(jié)構(gòu)而不需要分割 的可能性，與SiC過濾器(如上所述)不同，根據(jù)一個(gè)可能的實(shí)施方案，該方法可以任選地 包括將整料裝配為使用熟知的技術(shù)(例如在專利申請(qǐng)EP816065中描述的那些技術(shù))進(jìn)行 裝配的過濾結(jié)構(gòu)的步驟。由根據(jù)本發(fā)明的多孔陶瓷材料制成的結(jié)構(gòu)或者過濾結(jié)構(gòu)優(yōu)選地是蜂窩狀類型的。 它具有適當(dāng)?shù)目紫抖?，一般?0-65%，優(yōu)選地30-50%，平均孔徑理想地為10-20微米。根據(jù) 本發(fā)明的多孔結(jié)構(gòu)一般地具有蜂窩狀類型結(jié)構(gòu)，可以用作為用于汽車應(yīng)用的催化劑載體或 者過濾器，構(gòu)成所述結(jié)構(gòu)的陶瓷材料具有大于10%的孔隙度和中心在5-60微米的孔徑。這種過濾結(jié)構(gòu)一般地具有包含大量的通過由多孔材料形成的壁分隔的具有互相 平行軸的相鄰孔道或者通道的中央部分。在顆粒過濾器中，所述孔道通過塞子在它們的一端或另一端被阻塞以便限定朝著 進(jìn)氣口面開口的進(jìn)氣腔室和朝著氣體排出面開口的出口腔室，使得該氣體穿過該多孔壁。本發(fā)明還涉及從如上面所述的結(jié)構(gòu)并通過沉積，優(yōu)選地通過浸漬至少一種被負(fù)載 的或者優(yōu)選地非負(fù)載的活性催化相而獲得的過濾器或者催化劑載體，該活性催化相一般地 包含至少一種貴金屬，如Pt和/或1 和/或Pd和任選地氧化物如Ce02、ZrO2, CeO2-ZrO20 該催化劑載體還具有蜂窩狀結(jié)構(gòu)，但是所述孔道不用塞子阻塞和該催化劑被沉積在該通道的孔隙中。本發(fā)明和它的優(yōu)點(diǎn)通過閱讀以下非限制性實(shí)施例而更好地理解。在實(shí)施例中，除 非另作說明，否則所有的百分比含量以重量計(jì)給出。
實(shí)施例在所有實(shí)施例中，從以下原材料制備樣品
-包含大于98%的TW2的銳鈦礦，其由Altichem公司銷售，或者包含大于95%的TW2 并且具有約120 μ m的中值粒徑d5Q的金紅石，其由Europe Minerals公司銷售；
-包含大于98%的Al2O3的氧化鋁AR75，其由Alcan銷售并且具有約85 μ m的中值粒
徑 d50 ；
-具有大于99. 5%的純度和208 μ m的中值粒徑d5(1的SiO2，其由Sifraco公司銷售； -具有大于98%的純度同時(shí)大于80%的顆粒具有0. 25-lmm的直徑的MgO，其由Nedmag 公司銷售；
-包含約97%的CaO的石灰，其中大于80%的顆粒具有低于80 μ m的直徑； -包含大于99. 5%的K2CO3的碳酸鉀，其由Albemarle公司銷售，其中大于80%的顆粒 具有0. 25-lmm的直徑；和
- 具有大于98. 5%純度和3. 5 μ m的中值粒徑d5(1的氧化鋯，其以名稱CClO由 Saint-Gobain ZirPro 公司銷售。根據(jù)本發(fā)明的樣品和對(duì)比樣品由以上反應(yīng)劑獲得，以適當(dāng)?shù)谋壤旌喜⑶胰芜x地 熔化并且研磨。更確切地說，對(duì)于所有的實(shí)施例(除了實(shí)施例6外)，初始反應(yīng)劑的混合物使用電 弧爐在空氣中進(jìn)行預(yù)先熔化。熔化的混合物然后在CS模型中進(jìn)行澆鑄以便快速地冷卻。它 們?nèi)缓筮M(jìn)行研磨并篩選以保留超過36 μ m的粉末。這些粉末用來制備被壓制為盤形式的樣 品，其然后在1300°C -1600°C的溫度下燒結(jié)4小時(shí)。由此獲得以下實(shí)施例的樣品或材料。在實(shí)施例6中，替換地直接使用初始反應(yīng)劑而不用事先熔化。然后分析所述制備的樣品。對(duì)實(shí)施例1-13的每種樣品進(jìn)行的分析的結(jié)果歸納在 表1和2中。在表1禾口 2中
1)化學(xué)組成(以基于氧化物的重量％顯示)通過X射線熒光進(jìn)行測(cè)定；
2)存在于耐火產(chǎn)品中的結(jié)晶相通過X-射線衍射和電子探針分析進(jìn)行表征。在表1中， AMTZ顯示為(Al2TiO5)x(MgTi2O5)y(MgTiZrO5)z類型的固溶體，P2顯示存在較少的次要相和 PS對(duì)應(yīng)于硅酸鹽次要相，“M”對(duì)應(yīng)于主相和“、表示該相以微量形式存在；
3)存在的結(jié)晶相的穩(wěn)定性通過測(cè)試進(jìn)行測(cè)定，該測(cè)試在于通過RX衍射使最初存在的 結(jié)晶相與在1100°C的熱處理100小時(shí)之后存在的結(jié)晶相比較。如果表明在這種處理后出現(xiàn) 金紅石TiO2的主峰的最大強(qiáng)度保持低于該AMTZ相的三個(gè)主峰的最大強(qiáng)度的平均值的50%， 該產(chǎn)品被認(rèn)為是穩(wěn)定的。在表1中給出的值對(duì)應(yīng)于根據(jù)下式的該金紅石相的主峰的最大強(qiáng) 度相對(duì)于AMTZ相的三個(gè)主峰的最大強(qiáng)度的平均值的比率(百分比)據(jù)認(rèn)為，如上所述的低于該強(qiáng)度的50%的比率表征該材料的優(yōu)良穩(wěn)定性并且能夠使用它；
4)熱膨脹系數(shù)(CTE)對(duì)應(yīng)于通常從25°C-1000°C通過膨脹測(cè)量法對(duì)由具有相同的粒級(jí) 的粉末(其中值粒徑d5(l低于50 μ m)制備的片劑獲得的值的平均值。該片劑通過壓制然后 在表1中指出的溫度下的燒結(jié)獲得；
5)破裂模量(MOR)在室溫下在以常規(guī)方法對(duì)通過均衡壓制然后燒結(jié)該粉末而獲得的 條狀物(尺寸45mmX4mmX3mm)的四點(diǎn)彎曲中進(jìn)行測(cè)定。
權(quán)利要求
1.包含陶瓷材料的多孔結(jié)構(gòu)，該陶瓷材料主要地包含以這樣的比例含有鈦、鋁、鎂和鋯 的假板鈦礦類型的氧化物相或者由該氧化相組成，所述比例使得該假板鈦礦類型的相基本 上滿足下式(Al2TiO5) x (MgTi2O5) y (MgTiZrO5) z所述材料滿足以下組成，基于僅僅氧化物Al2O3，TiO2, MgO和^O2的 90<2a+3m<110 ； 100+a<3t<210-a ； a+t+m+zr=100,其中-a是Al2O3的摩爾百分比； -t是TiO2的摩爾百分比； -m是MgO的摩爾百分比； -zr是&02的摩爾百分比。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的多孔結(jié)構(gòu)，其中 -χ 為 0. 45-0. 94 ；-y 為 0. 05-0. 50 ； -ζ 為 0. 005-0. 06 ；和 -x+y+z=lο
3.根據(jù)權(quán)利要求2的多孔結(jié)構(gòu)，其中 -χ 為 0. 65-0. 90 ；-y 為 0. 09-0. 40 ； -ζ 為 0. 005-0. 05 ；和-x+y+z=lο
4.根據(jù)前述權(quán)利要求任一項(xiàng)的多孔結(jié)構(gòu)，其中所述材料具有以下化學(xué)組成，基于氧化 物的重量％:-大于25%并低于55%的Al2O3 ；-大于35%并低于60%的TiR ；-大于1%并低于8%的MgO ；-大于0. 7%并低于7%的^O2 ；-低于20%的Si02。
5.根據(jù)前一權(quán)利要求的多孔結(jié)構(gòu)，其中所述材料具有以下組成，基于氧化物的重量％:-大于35%并低于50%的Al2O3 ；-大于40%并低于55%的TW2 ；-大于1. 5%并低于6%的MgO ；-大于1. 5%并低于6%的^O2 ；和-大于0. 5%并低于10%的Si02。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求任一項(xiàng)的多孔結(jié)構(gòu)，其中至少一部分&02用至少一種選自Ce2O3 或HfO2的氧化物替換，基于使用元素Ce和/或元素Hf對(duì)元素ττ的摩爾百分比替換。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求任一項(xiàng)的多孔結(jié)構(gòu)，其中所述材料包含由假板鈦礦類型的相組成的主要相和至少一種次要相，所述次要相是硅酸鹽相和/或基本上由二氧化鈦TW2和/或 氧化鋯^o2組成的相。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的多孔結(jié)構(gòu)，其中次要相由硅酸鹽相組成，其比例可以為該材料的 總重量的0-40%。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的多孔結(jié)構(gòu)，其中所述硅酸鹽相主要由二氧化硅和氧化鋁組成，在 該硅酸鹽相中的二氧化硅的質(zhì)量比例大于50%。
10.根據(jù)權(quán)利要求7-9任一項(xiàng)的多孔結(jié)構(gòu)，其中次要相基本包含二氧化鈦TiO2和/或 氧化鋯&02。
11.根據(jù)前述權(quán)利要求任一項(xiàng)的多孔結(jié)構(gòu)，其具有蜂窩狀類型結(jié)構(gòu)，特別地用于汽車 應(yīng)用的催化劑載體或者過濾器，構(gòu)成所述結(jié)構(gòu)的陶瓷材料具有大于10%的孔隙度和中心在 5-60微米的孔徑。
全文摘要
本發(fā)明涉及包含陶瓷材料的多孔結(jié)構(gòu)，該陶瓷材料主要地包含以這樣的比例含有鈦、鋁、鎂和鋯的假板鈦礦類型的氧化物材料或者由該氧化物材料組成，所述比例使得該假板鈦礦類型的相基本上滿足下式(Al2TiO5)x(MgTi2O5)y(MgTiZrO5)z，所述材料滿足以下組成，基于僅僅氧化物Al2O3、TiO2、MgO和ZrO2的摩爾百分比90<2a+3m<110，100+a<3t<210-a和a+t+m+zr=100，其中a是Al2O3的摩爾百分比；t是TiO2的摩爾百分比；m是ZrO2的摩爾百分比。
文檔編號(hào)F01N3/022GK102083768SQ200980125691
公開日2011年6月1日 申請(qǐng)日期2009年7月2日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月4日
發(fā)明者奧羅伊 P., 拉弗 S. 申請(qǐng)人:歐洲技術(shù)研究圣戈班中心