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柴油机颗粒物过滤器（DPF）具有较高的颗粒物（PM）处理效率，被公认为是柴油机PM后处理的最有效和简单的方式。DPF在应用过程中的排气背压仍是一个不可忽视的问题，过滤器的通透性与过滤精度（尤其是纳米颗粒物的过滤）本身存在不可调和的矛盾，因此，如何在保证不牺牲发动机尾气排放通透性的同时，实现对尾气中颗粒物的高效精密过滤，是DPF研究面临的重大挑战。
本文受呼吸道纤毛结构的影响，在堇青石蜂窝陶瓷表面原位生长了莫来石晶须、硼酸铝晶须以及莫来石微米管来提高堇青石基DPF对颗粒物的过滤性能。具体研究内容如下：
（1）以TEOS、Al(NO3)3?9H2O为原料，通过溶胶-凝胶结合熔盐法在堇青石表面生长莫来石晶须，并探究不同反应条件对晶须生长的影响，结果表明最佳生长条件为：以Na2SO4为熔盐，干凝胶粉与熔盐用量比为1∶2，反应温度为1000℃，保温时间为3h。对表面改性前后的堇青石分别进行XRD物相分析、EDS能谱分析、XPS元素含量分析以及比表面积的测定，结果表明：堇青石与晶须簇的元素组成不同，晶须成分是莫来石，Al、Si、O的原子数之比为3∶1∶6.7，恰好是莫来石（3Al2O3?2SiO2）中Al、Si、O的原数之比；生长晶须后堇青石的孔容增加10倍，比表面积增大34倍。
（2）以Na2B4O7?10H2O、NH4Al(SO4)2?12H2O为原料，通过共沉淀结合熔盐法在堇青石表面生长硼酸铝晶须，并探究了不同反应条件对晶须生长的影响，结果表明最佳生长条件为：以Na2SO4为熔盐，粉末与熔盐用量比为1:6，反应温度为1050℃，保温时间为3h时。对生长了晶须的堇青石分别进行XRD物相分析、EDS能谱分析、XPS元素含量分析以及比表面积的测定，结果表明：堇青石与晶须簇的元素组成不同，晶须成分是硼酸铝（9Al2O3?2B2O3）,Al、B、O的原子数之比为19.5∶4∶34，可判断晶须主要成分是硼酸铝（9Al2O3?2B2O3）；生长晶须后堇青石的孔容增加9倍，比表面积增大27倍。
（3）以TEOS、AlCl3?6H2O、乙醚为原料，通过溶胶-凝胶结合熔盐法在堇青石表面生长莫来石微米管，并对表面生长了莫来石微米管的堇青石进行XRD物相分析、EDS能谱分析、XPS元素含量分析以及比表面积的测定，结果表明：微米管的成分是莫来石，Al、Si、O的原子数之比为3∶1∶6.6，恰好是莫来石（3Al2O3?2SiO2）中Al、Si、O的原数之比；生长微米管后堇青石的孔容增加22倍，比表面积增大57倍。
通过对比试验，发现乙醚对微米管中空结构的形成起了非常关键的影响，并通过对中间产物的红外分析验证了这一猜想，从而揭露了堇青石上微米管中空结构的生长机理：乙醚可能对原料在传质液滴内扩散路径产生了影响，使原料SiO2和Al2O3扩散至液滴与基体的接触角处开始析出，进而生长形成了中空结构。
（4）搭建烟气过滤性能测试平台，对堇青石陶瓷改性前后对颗粒物的过滤性能进行探究，结果表明：碳粉浓度在0.10mol/L、0.15mol/L、0.20mol/L时的结果均显示改性后的堇青石蜂窝陶瓷较改性前颗粒物的过滤效率有明显增加，未改性的堇青石蜂窝陶瓷过滤效率约为70%，生长了莫来石晶须的堇青石与生长了硼酸铝晶须的堇青石过滤效率相近但略高，在80%左右，生长了莫来石微米管改性的堇青石过滤效率则比前两种改性高得多，在90%左右。
本文受呼吸道纤毛结构的影响，在堇青石蜂窝陶瓷表面原位生长了莫来石晶须、硼酸铝晶须以及莫来石微米管来提高堇青石基DPF对颗粒物的过滤性能。具体研究内容如下：
（1）以TEOS、Al(NO3)3?9H2O为原料，通过溶胶-凝胶结合熔盐法在堇青石表面生长莫来石晶须，并探究不同反应条件对晶须生长的影响，结果表明最佳生长条件为：以Na2SO4为熔盐，干凝胶粉与熔盐用量比为1∶2，反应温度为1000℃，保温时间为3h。对表面改性前后的堇青石分别进行XRD物相分析、EDS能谱分析、XPS元素含量分析以及比表面积的测定，结果表明：堇青石与晶须簇的元素组成不同，晶须成分是莫来石，Al、Si、O的原子数之比为3∶1∶6.7，恰好是莫来石（3Al2O3?2SiO2）中Al、Si、O的原数之比；生长晶须后堇青石的孔容增加10倍，比表面积增大34倍。
（2）以Na2B4O7?10H2O、NH4Al(SO4)2?12H2O为原料，通过共沉淀结合熔盐法在堇青石表面生长硼酸铝晶须，并探究了不同反应条件对晶须生长的影响，结果表明最佳生长条件为：以Na2SO4为熔盐，粉末与熔盐用量比为1:6，反应温度为1050℃，保温时间为3h时。对生长了晶须的堇青石分别进行XRD物相分析、EDS能谱分析、XPS元素含量分析以及比表面积的测定，结果表明：堇青石与晶须簇的元素组成不同，晶须成分是硼酸铝（9Al2O3?2B2O3）,Al、B、O的原子数之比为19.5∶4∶34，可判断晶须主要成分是硼酸铝（9Al2O3?2B2O3）；生长晶须后堇青石的孔容增加9倍，比表面积增大27倍。
（3）以TEOS、AlCl3?6H2O、乙醚为原料，通过溶胶-凝胶结合熔盐法在堇青石表面生长莫来石微米管，并对表面生长了莫来石微米管的堇青石进行XRD物相分析、EDS能谱分析、XPS元素含量分析以及比表面积的测定，结果表明：微米管的成分是莫来石，Al、Si、O的原子数之比为3∶1∶6.6，恰好是莫来石（3Al2O3?2SiO2）中Al、Si、O的原数之比；生长微米管后堇青石的孔容增加22倍，比表面积增大57倍。
通过对比试验，发现乙醚对微米管中空结构的形成起了非常关键的影响，并通过对中间产物的红外分析验证了这一猜想，从而揭露了堇青石上微米管中空结构的生长机理：乙醚可能对原料在传质液滴内扩散路径产生了影响，使原料SiO2和Al2O3扩散至液滴与基体的接触角处开始析出，进而生长形成了中空结构。
（4）搭建烟气过滤性能测试平台，对堇青石陶瓷改性前后对颗粒物的过滤性能进行探究，结果表明：碳粉浓度在0.10mol/L、0.15mol/L、0.20mol/L时的结果均显示改性后的堇青石蜂窝陶瓷较改性前颗粒物的过滤效率有明显增加，未改性的堇青石蜂窝陶瓷过滤效率约为70%，生长了莫来石晶须的堇青石与生长了硼酸铝晶须的堇青石过滤效率相近但略高，在80%左右，生长了莫来石微米管改性的堇青石过滤效率则比前两种改性高得多，在90%左右。