高熱穩(wěn)定改性氧化鋁及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種高熱穩(wěn)定改性氧化鋁及其制備方法，高熱穩(wěn)定改性氧化鋁，由氧化鋁與熱穩(wěn)定助劑組成，其中熱穩(wěn)定助劑的含量為氧化鋁質量的3%-10%；所述熱穩(wěn)定助劑選自五氧化二磷或二氧化硅中的一種，本發(fā)明通過對擬薄水鋁石進行焙燒預處理得到活性氧化鋁前驅體，然后添加熱穩(wěn)定助劑，經過浸漬、焙燒、粉碎等步驟后得到高熱穩(wěn)定改性氧化鋁。與現(xiàn)有產品和技術相比，具有過程簡單，便于實現(xiàn)，重復性好等優(yōu)點，得到的產品具有比表面積大、高溫抗老化能力好等特點，廣泛應用于汽車尾氣凈化、有機廢氣消除和天然氣催化燃燒等領域。
【專利說明】 高熱穩(wěn)定改性氧化鋁及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種氧化鋁催化材料及其制備方法，特別涉及一種適用于汽車尾氣凈化、有機廢氣消除和天然氣催化燃燒等廢氣凈化或催化燃燒的氧化鋁催化材料。
【背景技術】
[0002]發(fā)動機產生的廢氣，如汽車尾氣中含有大量有害氣體，這些有害氣體主要由一氧化碳、氮氧化物和碳氫化合物組成。隨著環(huán)保需要對發(fā)動機尾氣要求的日益嚴格，對廢氣凈化催化劑的需求量日趨增長，對廢氣凈化催化劑性能的要求也不斷提高。
[0003]氧化鋁是一種常用的催化劑載體，廣泛應用在汽車尾氣凈化、有機廢氣消除和天然氣催化燃燒等領域中。但在這些反應所需的嚴酷的高溫環(huán)境下，氧化鋁容易燒結和向α相轉變，導致其比表面積急劇減小，微孔堵塞，從而造成其負載的活性組分部分喪失，使催化劑失活，使用壽命縮短。因此，迫切需要研究和開發(fā)在高溫下穩(wěn)定的高比表面新型氧化鋁材料。
[0004]為提高載體的熱穩(wěn)定性，國內外都進行了諸多研究。
[0005]專利CN102515229A公布了一種大孔容高比表面積活性氧化鋁的制備方法，包括以下步驟:(I)配制l-3mol/L的硝酸溶液，將鋁酸鈉溶液緩慢加入硝酸溶液中并攪拌形成溶膠；反應溫度20-50°C，pH值在6-10之間；(2)調節(jié)老化溫度50_90°C，老化時間2_10h ；
(3)將老化后的溶膠進行減壓抽濾與洗滌；(4)將上述產物與正丁醇混合，按固液體積比1:3-8的比例進行蒸餾處理，得到干燥前驅體；(5)將前驅體焙燒，即得目的產物。
[0006]該方法制備過程復雜，成本較高，且重復性較差，不利于工業(yè)大規(guī)模生產。
[0007]專利CN102658114A公布了一種催化劑用氧化鋁的制備方法，該方法的制備步驟為:在制備擬薄水鋁石的反應槽中，加入硝酸鑭、硝酸鋯或硝酸鈰中的一種或任兩種作為改性劑，進行反應，反應之后漿體經抽濾、洗滌、干燥后得到該性的擬薄水鋁石分體，干燥后的粉體經焙燒后得到催化劑用氧化鋁。
[0008]專利CN102701246A公布了一種高熱穩(wěn)定稀土改性氧化鋁的制備方法，該方法的制備步驟為:將擬薄水鋁石用硝酸反應制成鋁溶膠，將鑭元素的可溶性鹽溶于水中制成水溶液，然后將鋁溶膠與鑭溶液按照一定比例混合得到改性鋁溶膠；將改性鋁溶膠與改性堿性沉淀劑進行混合共沉淀，再經真空抽濾、洗滌、煅燒、粉碎后得到稀土改性氧化鋁。
[0009]專利CN102491389A公布了一種耐高溫大比表面積氧化鋁的制備方法，它是將堿土金屬或稀土元素加入到水中或乙醇水溶液中制成穩(wěn)定劑溶液，然后將穩(wěn)定劑溶液加入到用擬薄水鋁石制成的懸浮液中，在經過浸潰、蒸干、焙燒等工序后制得活性氧化鋁。
[0010]膠溶法和浸潰法是目前制備改性氧化鋁的常規(guī)方法，但通常都是對擬薄水鋁石進行處理和改性，制得的改性氧化鋁在高溫老化后比表面積會大幅度下降，耐熱性不好。

【發(fā)明內容】

[0011]本發(fā)明的目的在于提供一種高熱穩(wěn)定改性氧化鋁及其制備方法，克服現(xiàn)有技術存在的問題。
[0012]本發(fā)明所述的高熱穩(wěn)定改性氧化鋁，由氧化鋁與熱穩(wěn)定助劑組成，其中熱穩(wěn)定助劑的含量為氧化鋁質量的3%-10% ；
[0013]所述熱穩(wěn)定助劑選自五氧化二磷或二氧化硅中的一種；
[0014]所述的高熱穩(wěn)定改性氧化鋁，比表面積為180-220m2/g，1000°C焙燒4h后比表面積為 130 ?160m2/g，中心粒徑 D50=4-7 μ m。
[0015]術語“D50”指的是一個樣品的累計粒度分布百分數(shù)達到50%時所對應的粒徑。它的物理意義是粒徑大于它的顆粒占50%，小于它的顆粒也占50%。
[0016]所述的高熱穩(wěn)定改性氧化鋁的制備方法，包括以下步驟:
[0017](I)鋁源的預處理:將擬薄水鋁石在450-550°C焙燒l_3h，得活性氧化鋁前驅體A ；
[0018]所述的活性氧化鋁前驅體吸水率為70%_90% ；
[0019]術語“吸水率”是指材料吸水飽和時，所吸收水分的質量占干燥材料質量的百分數(shù)。
[0020](2)改性:將熱穩(wěn)定助劑的可溶性鹽或酸分散在水中，配成質量分數(shù)為3%_25.5%的可溶性鹽或酸的水溶液，得到溶液B ；
[0021]所述的熱穩(wěn)定助劑的可溶性鹽或酸選自磷酸氫二銨或氟硅酸中的一種；
[0022]水的質量為活性氧化鋁前驅體A質量的70%_90% ；
[0023](3)將溶液B加入至活性氧化鋁前驅體A中，浸潰，攪拌均勻，靜置4_8h ；
[0024]所述的熱穩(wěn)定助劑的可溶性鹽或酸的加入量，以質量計，為活性氧化鋁前驅體A質量的2.8%-24%。
[0025](4)將浸潰后的活性氧化鋁前驅體放入馬弗爐中焙燒，焙燒升溫程序為先升溫至105-120°C保溫l_2h，再升溫至600-75(TC保溫2_5h，得到改性氧化鋁前驅體，再將改性氧化鋁前驅體粉碎至D50=4-7 μ m,即獲得所述的高熱穩(wěn)定改性氧化鋁。
[0026]本發(fā)明通過對擬薄水鋁石進行焙燒預處理得到活性氧化鋁前驅體，然后添加熱穩(wěn)定助劑，經過浸潰、焙燒、粉碎等步驟后得到高熱穩(wěn)定改性氧化鋁。與現(xiàn)有產品和技術相比，具有過程簡單，便于實現(xiàn)，重復性好等優(yōu)點，得到的產品具有比表面積大、高溫抗老化能力好等特點，廣泛應用于汽車尾氣凈化、有機廢氣消除和天然氣催化燃燒等領域?！揪唧w實施方式】
[0027]下面結合實施例，對本發(fā)明進一步說明。下述實施例是說明性的，不是限定性的，不能以下述實施例來限定本發(fā)明的保護范圍。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0028]圖1為本發(fā)明實施例1所制備高熱穩(wěn)定改性氧化鋁的XRD圖。
[0029]實施例1
[0030](I)取擬薄水鋁石在450°C焙燒3h，得到活性氧化鋁前驅體，測得其吸水率為90% ；
[0031](2)將氟硅酸36g加入到135g去離子水中，攪拌，得到澄清透明的氟硅酸水溶液
[0032](3)將其加入到150g上述活性氧化鋁前驅體中，浸潰，攪拌均勻，靜置8h ；
[0033](4)將浸潰后的活性氧化鋁前驅體放入馬弗爐中先升溫至105°C保溫2h，再升溫至750°C保溫2h，得到改性氧化鋁前驅體，再將改性氧化鋁前驅體粉碎至D50=4 μ m,即獲得所述的高熱穩(wěn)定改性氧化鋁。
[0034]該產品組成為氧化鋁90%，二氧化硅10%。測得其比表面積為212m2/g，1000°C老化4h后測得比表面積為158m2/g。XRD圖見圖1。
[0035]實施例2
[0036]取擬薄水鋁石在500°C焙燒2h，得到活性氧化鋁前驅體，測得其吸水率為80% ；
[0037]將磷酸氫二銨9.3g加入到160g去離子水中，攪拌，得到澄清透明的磷酸氫二銨水溶液，將其加入到200g上述活性氧化鋁前驅體中，浸潰，攪拌均勻，靜置6h ；
[0038]將浸潰后的活性氧化鋁前驅體放入馬弗爐中先升溫至110°C保溫2h，再升溫至650°C保溫4h，得到改性氧化鋁前驅體，再將改性氧化鋁前驅體粉碎至D50=5.6 μ m,即獲得所述的高熱穩(wěn)定改性氧化鋁。
[0039]該產品組成為氧化鋁95%，五氧化二磷5%。測得其比表面積為204m2/g，1000°C老化4h后測得比表面積為142m2/g。
[0040]實施例3
[0041]取擬薄水鋁石在550°C焙燒lh，得到活性氧化鋁前驅體，測得其吸水率為70% ；
[0042]將磷酸氫二銨14g加入到350g去離子水中，攪拌，得到澄清透明的磷酸氫二銨水溶液，將其加入到500g上述活性氧化鋁前驅體中，浸潰，攪拌均勻，靜置4h ；
[0043]將浸潰后的活性氧化鋁前驅體放入馬弗爐中先升溫至120°C保溫lh，再升溫至600°C保溫5h，得到改性氧化鋁前驅體，再將改性氧化鋁前驅體粉碎至D50=7 μ m,即獲得所述的高熱穩(wěn)定改性氧化鋁。
[0044]該產品組成為氧化鋁97%，五氧化二磷3%。測得其比表面積為197m2/g，1000°C老化4h后測得比表面積為149m2/g。
[0045]對比例I
[0046]取氧化鋁含量為70%的擬薄水鋁石，測得其吸水率為50% ；
[0047]將磷酸氫二銨9.8g加入到150g去離子水中，攪拌，得到澄清透明的氟硅酸水溶液，將其加入到上述擬薄水鋁石300g中，浸潰，攪拌均勻，靜置8h ；
[0048]將浸潰后的擬薄水鋁石放入馬弗爐中先升溫至105°C保溫2h，再升溫至750°C保溫2h，將焙燒后產物粉碎至D50=4 μ m，得到改性氧化鋁材料。
[0049]該產品組成為氧化鋁95%，五氧化二磷5%。測得其比表面積為156m2/g，1000°C老化4h后測得比表面積為73m2/g。
[0050]以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理、主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點。本行業(yè)的技術人員應該了解，本發(fā)明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下本發(fā)明還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本發(fā)明的范圍內。本發(fā)明要求的保護范圍由所附的權利要求書及其等同物界定。
【權利要求】
1.高熱穩(wěn)定改性氧化鋁，其特征在于，由氧化鋁與熱穩(wěn)定助劑組成，其中熱穩(wěn)定助劑的含量為氧化鋁質量的3%-10% ； 所述熱穩(wěn)定助劑選自五氧化二磷或二氧化硅中的一種。
2.根據權利要求1所述的高熱穩(wěn)定改性氧化鋁，其特征在于，比表面積為180-220m2/g，1000°C焙燒4h后比表面積為130?160m2/g，中心粒徑D50=4_7 μ m。
3.制備權利要求1或2所述的高熱穩(wěn)定改性氧化鋁的制備方法，其特征在于，包括以下步驟: (1)將擬薄水鋁石在450-550°C焙燒l_3h，得活性氧化鋁前驅體A; (2)改性:將熱穩(wěn)定助劑的可溶性鹽或酸分散在水中，配成質量分數(shù)為3%-25.5%的可溶性鹽或酸的水溶液，得到溶液B ； (3)將溶液B加入至活性氧化鋁前驅體A中，浸潰，攪拌均勻，靜置4-8h； (4)將浸潰后的活性氧化鋁前驅體放入馬弗爐中焙燒，焙燒升溫程序為先升溫至105-120°C保溫l_2h，再升溫至600-75(TC保溫2_5h，得到改性氧化鋁前驅體，再將改性氧化鋁前驅體粉碎至D50=4-7 μ m,即獲得所述的高熱穩(wěn)定改性氧化鋁。
4.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，步驟(2)中，所述的熱穩(wěn)定助劑的可溶性鹽或酸選自磷酸氫二銨或氟硅酸中的一種。
5.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，步驟(2)中，水的質量為活性氧化鋁前驅體A質量的70%-90%。
6.根據權利要求4所述的方法，其特征在于，所述的熱穩(wěn)定助劑的可溶性鹽或酸的加入量，以質量計，為活性氧化招前驅體A質量的2.8%-24%。
【文檔編號】B01J21/04GK103464128SQ201310374551
【公開日】2013年12月25日 申請日期:2013年8月23日 優(yōu)先權日:2013年8月23日
【發(fā)明者】賈嘉, 趙月昌, 楊筱瓊, 賈長征, 蒙素玲, 郝祥 申請人:上海華明高納稀土新材料有限公司