随着经济社会的发展、工业化进程的加快,以资源、能源消耗性为主的重工业(电力、建材、冶金、化工、汽车等)得到迅速发展,由此导致的环境污染问题凸显。大量工业三废排放,尤其是工业高温烟气以及机动车尾气、粉尘颗粒的排放已成为城市污染的罪魁祸首。因此,开展高温烟气过滤、机动车尾气净化处理的研究,减少固体颗粒的排放成为节能减排、环境保护工程中的重要工作。 钛酸铝具有优良的耐高温、低膨胀、抗热震性和耐蚀性,是作为高温烟气过滤、机动车尾气净化用多孔支撑体的理想材料。但其存在烧结强度低、易分解两大缺陷,严重影响实际应用。因此,本研究从钛酸铝两大主要缺陷入手,首先研究钛酸铝的热稳定性,通过氧化铁和莫来石的添加以期改善其热稳定性,结果发现,氧化铁的添加,通过形成Fe2TiO5与Al2TiO5固溶体,可以明显改善其热稳性,当氧化铁添加量达到20%的时候,生成钛酸铝相在1100℃保温120h未见分解,而单纯莫来石相的添加对稳定性影响非常小。在此基础上,研究了氧化铁稳定的莫来石棒晶增强的钛酸铝的制备,首先从莫来石晶须的生长发现,原料粉体中铝源AlOOH与Al(OH)3比惰性的氧化铝更有利于晶须的形成,并且晶须尺寸随着成型压力的升高,晶须径向增大,长径比明显减小,由晶须向棒晶变化,在成型压力为78MPa时,晶须直径为0.5-1μm,长10-20μm,由晶须微观形貌分析,主要为固气生长机制。因此,莫来石中铝源由AlOOH引入,随着莫来石成分含量的增加,气孔率先降低,在20%时达到最低,之后随着莫来石含量增加气孔率增加,在莫来石含量达到50%时,气孔率约为40%,抗压强度与抗折强度分别为50MPa和15MPa,由微观结构分析可知,通过孔洞中棒晶的支撑作用,以及孔壁的桥联作用,可以显著提高多孔支撑体的强度。多孔支撑体孔径分布为双峰分布,分别在0.5-1μm和20μm,基本满足高温烟气过滤的需求。此外,为了进一步改善多孔支撑体的强度,实验还研究了氧化铝片晶对钛酸铝-莫来石多孔支撑体的增强作用,结果发现,当氧化铝片晶添加量为10wt.%时,得到多孔支撑体的气孔率为47.2%,抗压强度为138.1MPa,抗折强度为40.3MPa。从上述研究,较好的改善了钛酸铝多孔支撑体的热稳性及强度性能,远远优于现有文献报道结果,可以很好地满足实际应用的需要,为其进一步实际应用提供技术支持和理论指导。