本發明專利技術公開了一種以活性酵母菌為造孔劑制備莫來石-剛玉多孔陶瓷的方法，它是以AlOOH和硅微粉為原料，以無水乙醇作為球磨介質，以活性酵母菌為造孔劑，經混合、真空抽濾成型，通過直接反應高溫燒結即可；上述活性酵母菌是由干酵母在30-40℃去離子水中培養得到。本發明專利技術以活性酵母菌為造孔劑，活性酵母菌大小均一，尺寸在2-5μm，并且酵母菌在溶液中帶負電荷，原料粉體AlOOH和硅微粉在溶液中帶正電荷，利用靜電作用，可以使原料粉體很好的吸附于酵母菌表面，從而使最終制備的多孔材料孔徑范圍窄，孔徑分布均勻。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及多孔陶瓷材料領域，尤其涉及一種。
技術介紹
隨著國民經濟的發展、工業化進程加快，環境污染問題凸顯。大量工業三廢排放，尤其是工業高溫煙氣以及機動車尾氣、固體顆粒的排放已成為城市污染的罪魁禍首。因此，開展高溫煙氣過濾、催化技術的研究和開發，減少固體顆粒及有毒氣體的排放成為節能減排、環境保護工程中的重要一環。高溫過濾體材料除了需要具有耐高溫和耐腐蝕之外，還需要具有一定的孔隙度、強度和優良的抗熱震性。多孔陶瓷材料由于具有孔隙率高、透氣阻力小、清洗再生方便以及耐高溫、高壓、耐化學介質腐蝕等特點是作為高溫流體分離與凈化的最佳選擇。多孔陶瓷基體材料種類繁多，其中莫來石-剛玉復合基體材料由于具有耐高溫，抗熱震性優異，耐磨性好，強度高，韌性好，抗蠕變和抗侵蝕性好以及彈性模量高等特點，成為研究應用較多的一種基質材料。基于莫來石-剛玉復合材料的優良性能，其多孔陶瓷材料制品成為工業高溫流體過濾分離以及機動車尾氣、固體顆粒過濾凈化用載體材料的理想選擇。在莫來石-剛玉復合多孔陶瓷材料的制備與應用研究中，近年來人們也做了一些工作，通過不同的制備合成方法，添加不同的造孔劑，制備了各種莫來石-剛玉多孔陶瓷材料。例如:YingchaoDong等人(Yingchao Dong, Bin Lin, KuiXie, et.al., Journal ofAlloys and Compounds, 47, 2009, 350-356)米用玉米淀粉為造孔劑制備了莫來石-剛玉多孔陶瓷膜支撐體，孔隙率40%左右，平均孔徑為26.21 μ m。韓火年等人(韓火年，李強，洪昱斌等，功能材料，3期42卷，2011年，425-428)首先通過沉淀法制備超細氧化鋁粉包裹的氧化鋁，再與納米二氧化硅反應并添加造孔劑制備莫來石-剛玉多孔陶瓷膜支撐體，孔隙率為40.21 %，平均孔徑為9.87 μ m。Kiyoshi Okada 等人(Kiyoshi Okada, Shuhei Uchiyama, Toshihirolsobe, etal., Journal of the European Ceramic Society, 29，2009，2491-2497)通過添加有機纖維制備了莫來石基多孔陶瓷。上述三個公開文獻中主要是以淀粉、石墨、有機纖維等為造孔劑，通過機械球磨的方法將造孔劑與原料粉體進行混合，燒結得到莫來石-剛玉多孔陶瓷材料。存在的缺陷是:在機械球磨混合時，由于造孔劑與原料粉體的比重差別較大，造孔劑在坯體中分散不均勻，且造孔劑本身粒徑尺寸難以控制，容易產生團聚，得到的多孔材料孔徑分布不均勻，孔徑分布范圍寬，從而降低了多孔陶瓷的燒結強度，影響了其使用效果和使用壽命。與本專利技術相近的技術是:中國專利公開號CN1442392A公開了一種以酵母粉為造孔劑的碳化硅多孔陶瓷的制備方法，它是以SiC、Al203、蘇州土和膨潤土為原料，以干酵母粉為造孔劑，通過篩分不同粒度的酵母粉，與陶瓷漿料混合，經烘干，壓制成型燒結而成的。該方法存在的缺陷是:由于使用干酵母粉作為造孔劑，造孔劑尺寸較大，導致造孔劑與原料粉體的比重差別較大，且同樣通過機械球磨方法與原料粉體混合，出現混合不均的缺陷，且由于采用I粒度干酵母粉，制備的多孔陶瓷孔徑分布范圍寬，在50-500μπι之間，孔徑的不均勻分布同樣影響到材料的燒結強度。
技術實現思路
為了 克服現有制備莫來石-剛玉多孔陶瓷材料方法中因孔徑分布不均，尺寸難以控制，孔徑分布范圍寬導致的材料燒結強度低、過濾精度低的技術缺陷，本專利技術提出來一種以活性酵母菌為造孔劑的莫來石-剛玉多孔陶瓷材料的制備方法，該方法利用酵母菌具有均勻的尺寸(2-5 μ m),且表面帶有負電荷的特性，與帶有正電荷的陶瓷粉體通過靜電吸引，使陶瓷粉體原料吸附于酵母菌表面，實現酵母菌在陶瓷原料中的均勻分散，從而獲得孔徑分布均勻，強度高的莫來石-剛玉多孔陶瓷，以滿足工業高溫流體過濾及機動車尾氣凈化處理等載體材料的要求。為達到上述目的，本專利技術的制備方法為:它是以重量比為(3.1-7.1):1的A100H和硅微粉為原料，以無水乙醇作為球磨介質，以活性酵母菌為造孔劑，經混合、真空抽濾成型，通過直接反應高溫燒結即可，燒結后的多孔材料的孔隙率為40 62%，孔徑尺寸在0.5-3 μ m。上述活性酵母菌是由干酵母在30_40°C去離子水中培養得到；上述各原料純度的重量百分比含量為:擬薄水鋁石> 98%，硅微粉> 97%。本專利技術莫來石-剛玉多孔陶瓷材料的詳細制備方法如下:第一步:活性酵母菌溶液的制備首先將稱量好的干酵母粉加入到30_40°C去離子水中，其中酵母菌與去離子水的重量比為(0.25-1): 100，充分攪拌，培養得到活性酵母菌溶液；第二步:原料細粉的制備將A100H和硅微粉按(3.1-7.1):1重量比稱量，加入到球磨罐中，以無水乙醇作為球磨介質濕法球磨，使原料粉體混合均勻，干燥后得到原料細粉；一般混合料、球、酒精的重量百分比為1: (1.5 2.5): (0.6 0.9);第三步:莫來石-剛玉多孔陶瓷材料的制備將上述粉體原料按照最終莫來石-剛玉產物重量:干酵母=10: (2-5)的重量比添加到酵母菌溶液中，不斷攪拌形成懸浮液，并調節懸浮液PH值為8-9 ;將充分攪拌混合的懸浮液采用真空抽濾成型得到素坯，素坯經干燥后在1200-1400°C條件下高溫燒結2-4小時，通過直接反應燒結方法得到莫來石-剛玉多孔陶瓷材料。本專利技術的優點是:1、由于本專利技術以活性酵母菌為造孔劑，活性酵母菌大小均一，尺寸在2-5 μ m,并且酵母菌在溶液中帶負電荷，原料粉體A100H和硅微粉在溶液中帶正電荷，利用靜電作用，可以使原料粉體很好的吸附于酵母菌表面，從而使最終制備的多孔材料孔徑范圍窄，孔徑分布均勻,工藝簡單。2、本專利技術利用直接反應燒結的方法，在燒結過程中，將酵母菌去除，留下孔隙，并且擬薄水鋁石分解生成的活性氧化鋁直接與活性高的硅微粉反應在孔壁處生成強度高莫來石_剛玉材料。3、本專利技術所制得的莫來石-剛玉多孔陶瓷材料耐高溫，強度高，氣孔率為40 62%、氣孔孔徑分布均勻，熱穩定性和化學穩定性好，可以用于陶瓷濾膜支撐體、工業高溫流體過濾、分離及機動車尾氣凈化處理用的載體材料，為實現莫來石-剛玉多孔陶瓷材料在工業高溫流體過濾及機動車尾氣凈化處理中的應用打下良好的基礎。經檢測:本專利技術制備的莫來石-剛玉多孔陶瓷材料的氣孔率為可達40 62%，孔徑分布范圍窄，孔徑大小均勻，且在0.5-3 μ m之間，可以很好地提高過濾分離精度。附圖說明圖1是采用本專利技術方法合成的多孔陶瓷材料的X-射線粉末衍射圖譜。圖2a是本專利技術所制備多孔陶瓷材料的放大1000倍的掃描電鏡照片；圖2b是本專利技術所制備多孔陶瓷材料的放大5000倍的掃描電鏡照片。具體實施例方式本專利技術技術方案不局限于以下所列舉的具體實施方式，還包括各具體實施方式間的任意組合。實施例1:以剛玉含量占總質量的質量百分比為5%進行配料，酵母添加量按照最終莫來石-剛玉產物重量: 干酵母=10:5的重量比。首先按上述重量稱取原料:擬薄水鋁石87.9g，硅微粉27.6g，并將原料粉體A100H和硅微粉加入到行星球磨機中混合，混合料、球、無水乙醇的重量百分比為1:2:0.本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種以活性酵母菌為造孔劑制備莫來石?剛玉多孔陶瓷的方法，其特征在于，它是以重量比為(3.1?7.1):1的AlOOH和硅微粉為原料，以無水乙醇作為球磨介質，以活性酵母菌為造孔劑，經混合、真空抽濾成型，通過直接反應高溫燒結即可，燒結后的多孔材料的孔隙率為40～62%，孔徑尺寸在0.5?3μm；上述活性酵母菌是由干酵母在30?40℃去離子水中培養得到；上述各原料純度的重量百分比含量為：擬薄水鋁石≥98%，硅微粉≥97%。
【技術特征摘要】
1.一種以活性酵母菌為造孔劑制備莫來石-剛玉多孔陶瓷的方法，其特征在于，它是以重量比為(3.1-7.1):1的AlOOH和硅微粉為原料，以無水乙醇作為球磨介質，以活性酵母菌為造孔劑，經混合、真空抽濾成型，通過直接反應高溫燒結即可，燒結后的多孔材料的孔隙率為40 62%，孔徑尺寸在0.5-3 μ m ； 上述活性酵母菌是由干酵母在30-40°C去離子水中培養得到； 上述各原料純度的重量百分比含量為:擬薄水鋁石> 98%，硅微粉> 97%。2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，詳細步驟如下: 第一步:活性酵母菌溶液的制備 首先將稱量好的干酵母粉加入到30-40°C去離子水中，其中酵母菌...
【專利技術屬性】
技術研發人員：徐國綱，阮國智，馬映華，趙慧玲，崔洪芝，張智慧，
申請(專利權)人：山東科技大學，
類型：發明
國別省市：
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