用于包覆過濾器基材的基于氧化鋯的含水納米顆粒(NP)分散體制造技術

本發明專利技術涉及顆粒的含水分散體，該分散體具有10wt％

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】用于包覆過濾器基材的基于氧化鋯的含水納米顆粒(NP)分散體
[0001]本專利技術涉及用于包覆顆粒狀過濾器的顆粒的含水分散體，所述顆粒的含水分散體包含氧化鋯、氧化鉿和一種或更多種其他稀土元素例如二氧化鈰。
[0002]背景
[0003]過濾器基材(其可以包括碳化硅、堇青石、鈦酸鋁等)的洗覆(washcoating)通常通過以下三種方法中的一種來進行：1)浸涂，2)通過過濾器的真空抽吸，3)對洗涂層(washcoat)加壓。
[0004]浸涂(例如如US20130216439A1中描述的)包括將基材浸沒在洗涂層浴中，并且允許洗涂層滲透/擴散到多孔壁中。典型地，使用壓縮空氣除去過量的洗涂層。
[0005]在真空抽吸方法中，初始地以某種方式(例如浸涂或澆注)將洗涂層施加至基材，并且然后施加真空以將洗涂層拉過過濾器(例如，如US8815189和WO1999047260A1中示出的)。
[0006]對洗涂層加壓基本上與真空抽吸相反，其中正壓用于迫使洗涂層進入基材中(相反，負壓將其拉過基材)，并且還可以與真空抽吸組合使用(這在WO1999047260A1中提到)。
[0007]US20090129995A1中討論了用低粒度材料包覆汽油顆粒狀過濾器以給出改進的背壓特性的概念。然而，實施例中使用的洗涂層負載量(26g/L)是相對低的，因此在許多應用中，這限制了過濾效率和/或催化性能。該文獻中提到的粒度是d
90
＜5μm。
[0008]GB2514875B陳述了，背壓減小可以通過使用具有d/>50
＜1μm的二氧化鈰
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氧化鋯來實現，盡管這仍然僅具有中等的洗涂層負載量(97.6g/L)。然而，這仍然指的是相對大粒度的氧化物材料。US20180297014A1中發現了類似的公開內容，其中盡管分散體被陳述為具有＜1μm的顆粒，但是這些顆粒將仍然是相對大的。
[0009]US9340738(以及其中提到的FR2885308B1)描述了具有一系列nm尺寸的流體動力學直徑(如通過DLS測量的)的二氧化鈰
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氧化鋯納米顆粒的形成。然而，其合成的基本要素是添加有機劑(烷氧基羧酸)，從健康和安全/環境的角度，有機劑不是優選的。
[0010]US20170312313A1也描述了二氧化鈰
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氧化鋯納米顆粒的形成，并且還排他地涉及有機劑(在這種情況下是長鏈表面活性劑分子)的使用。合成還使用有機溶劑，并且理想地不適于工業規模制造。如通過DLS測量的納米顆粒的粒度被描述為是“非常小的”。
[0011]CN104492418B也描述了二氧化鈰
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氧化鋯納米顆粒的合成，這次使用水熱/溶劑熱方法。然而，制備的關鍵部分還是添加有機劑(例如，醇、羧酸)，并且產物本身包括單分散顆粒(2nm
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8nm)，如通過TEM測量的。
[0012]JP4582789B描述了另一種用于制備二氧化鈰
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氧化鋯納米顆粒的水熱方法，并且在干燥材料后還存在可測量的X射線衍射(XRD)圖。最大可實現的濃度限于10％，并且即使那樣，這還包括不適合于工業規模制備的超濾步驟。
[0013]US20090105354A1涉及通過使用表面改性劑預分散氧化物粉末來形成分散體。然而，顆粒表面積僅是60
±
15m2/g，優選的平均初級粒度(即等效于晶粒尺寸)是12nm
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14nm，并且燒失量(loss on ignition)不大于3.0wt％。這后兩種性質由顆粒的氧化性質引起。
[0014]因此，對于產生當包覆在過濾器基材上時，能夠實現合適的催化性能和過濾效率，但相對于標準材料具有改進的背壓特性的新類別的材料存在需求。
[0015]專利技術陳述
[0016]本專利技術涉及顆粒的含水分散體，該分散體具有10wt％
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70wt％的顆粒含量，并且基于氧化物，該顆粒包含：
[0017](a)總計10wt％
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98wt％的ZrO2+HfO2，以及
[0018](b)總計2wt％
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90wt％的Al2O3、CeO2、La2O3、Nd2O3、Pr6O
11
、Y2O3或過渡金屬氧化物，
[0019]其中分散體具有100nm
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350nm的Z平均粒度，并且顆粒具有1nm
?
9nm的晶粒尺寸。顆粒含量還可以指分散體包含10wt％
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70wt％固體。
[0020]更特別地，基于氧化物，顆粒可以包含：
[0021](a)總計10wt％
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98wt％的ZrO2+HfO2，
[0022](b)2wt％
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90wt％的CeO2，
[0023](c)總計0wt％
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30wt％的La2O3、Nd2O3、Pr6O
11
、Y2O3或過渡金屬氧化物，以及
[0024](d)0wt％
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88wt％的Al2O3。
[0025]通常，分散體是其中顆粒被分散在不同組成的連續相中的體系。關于本專利技術使用的術語“分散體”指的是其中顆粒被分散在液相或介質(在這種情況下，水)中的體系。本專利技術的分散體中的顆粒可以具有主要地氧化物特性，但具有某些水合性質(hydrous nature)。盡管分散體本身是穩定的，但是為了增加分散體的穩定性，分散體可以任選地包含添加劑，例如表面活性劑、有機聚合物或離子。這樣的添加劑對本領域技術人員是已知的。
[0026]關于本專利技術，術語“過渡金屬”用于指第一行過渡金屬(即Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu和Zn)、Nb、W和Ag。
[0027]在本專利技術的上下文中，在某些實施方案中，(a)+(b)，任選地+(c)+(d)以及任何附帶的雜質的總計可以等于100wt％。
[0028]特別地，基于氧化物，顆粒可以包含總計20wt％
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90wt％、更特別地25wt％
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80wt％的ZrO2和HfO2。特別地，基于氧化物，顆粒可以包含10wt％
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80wt％、更特別地15wt％
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75wt％的CeO2。
[0029]在某些實施方案中，基于氧化物，顆粒可以包含總計1wt％
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25wt％的La2O3、Nd2O3、Pr6O
11
、Y2O3和過渡金屬氧化物。關于這些組分中的每種，單獨地、單獨的或除了在總量的范圍內之外，基于氧化物，顆粒可以包含0wt％
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20wt％的La2O3，并且在某些實施方案中1wt％
?
15wt％的La2O3。特別地，基于氧化物，顆粒可以包含0wt％
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20wt％的Nd2O3，并且在某些實施方案中1wt％
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【技術保護點】

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】1.一種顆粒的含水分散體，所述分散體具有10wt％
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70wt％的顆粒含量，并且基于氧化物，所述顆粒包含：(a)總計10wt％
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98wt％的ZrO2+HfO2，以及(b)總計2wt％
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90wt％的Al2O3、CeO2、La2O3、Nd2O3、Pr6O
11
、Y2O3或過渡金屬氧化物，其中所述分散體具有100nm
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350nm的Z平均粒度，并且所述顆粒具有1nm
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9nm的晶粒尺寸。2.如權利要求1所述的顆粒的含水分散體，其中基于氧化物，所述顆粒包含：(a)總計10wt％
?
98wt％的ZrO2+HfO2，(b)2wt％
?
90wt％的CeO2，(c)總計0wt％
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30wt％的La2O3、Nd2O3、Pr6O
11
、Y2O3或過渡金屬氧化物，以及(d)0wt％
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88wt％的Al2O3。3.如權利要求1或權利要求2所述的顆粒的含水分散體，其中基于氧化物，所述顆粒包含總計25wt％
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80wt％的ZrO2和HfO2。4.如前述權利要求中任一項所述的顆粒的含水分散體，其中基于氧化物，氧化鋯
?
二氧化鈰顆粒包含10wt％
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80wt％的CeO2。5.如前述權利要求中任一項所述的顆粒的含水分散體，其中基于氧化物，氧化鋯
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二氧化鈰顆粒包含總計0wt％
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25wt％的La2O3、Nd2O3、Pr6O
11
、Y2O3以及過渡金屬氧化物。6.如前述權利要求中任一項所述的...

【專利技術屬性】
技術研發人員：大衛，
申請(專利權)人：鎂電子有限公司，
類型：發明
國別省市：