[發明專利]一種稀土鈰摻雜氧化鋁納米纖維催化劑載體材料及其制備方法

無效

• 申請號: 200910069630.3
• 申請日: 2009-07-08
• 公開（公告）號: CN101590434A
• 公開（公告）日: 2009-12-02
• 發明（設計）人: 康衛民;程博聞;付文麗;李全祥;任元林;莊旭品
• 申請（專利權）人: 天津工業大學
• 主分類號: B01J32/00
• 分類號: B01J32/00;B01J23/10;B01J21/04;B01J35/06;B01J37/00;B01J37/08;C10G11/02;B01D53/94
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技術領域

本發明涉及無機納米氧化物纖維制備方法，具體為一種靜電紡絲法制備稀土鈰摻雜氧化鋁納米纖維膜催化劑載體材料的制備技術領域。

背景技術

氧化鋁纖維是一種新型超輕質高溫耐火材料，與碳纖維、碳化硅纖維等非氧化物纖維相比，氧化鋁纖維不僅具有高強度、高模量、良好的抗化學侵蝕能力等優良性能，而且還有很好的高溫抗氧化性、耐腐蝕性和電絕緣性。目前國內外已有很多公司生產各種型號的高性能氧化鋁纖維。美國杜邦公司采用淤漿法生產FP氧化鋁纖維，氧化鋁含量為99.9％[Lavaste?V，Berger?M?H，Bunsell?A?R?et?al.Microstructure?and?mechanical?characteristies?of?alpha-aluminabased?fiber.J.Mat.Sci..1995.(30)：4215]。英國ICI公司采用卡內門法生產商品名為Saffil的氧化鋁短纖維，直徑在3μm左右，其使用溫度可達1200～1600℃，已開始應用在工業燒結爐的襯里上。美國3M公司通過溶膠-凝膠法生產Nextel系列氧化鋁纖維。[Das?G，Pratt，Whimey.Stablity?of?polyerystallineNextel?720?fiber.Ceram.Eng.Sci.Proc.，1996.17(4)：45]日本住友化學公司采用預聚合法生產Altex氧化鋁纖維，其組分為Al₂O₃、SiO₂和B₂O₃。我國中科院山西煤炭研究所采用膠體工藝法，將鋁鹽制成溶液，加熱收縮，制成紡絲膠體，然后在特定條件下成纖和熱處理，獲得多晶氧化鋁纖維。廈門大學科研處采用鋁金屬鹽為原料，首先合成具有紡絲性能的氧化鋁溶膠，并由此干紡得到氧化鋁凝膠纖維，熱處理和高溫燒結后獲得氧化鋁纖維。

正由于氧化鋁具有強度高、耐高溫、耐腐蝕是一種優良的催化劑及催化劑載體材料，已廣泛應用在汽車尾氣催化劑載體材料。近幾年開始研究采用纖維做汽車尾氣催化劑載體材料，以提高載體比表面積，王小華等以莫來石纖維超多孔陶瓷為載體的汽車尾氣催化劑并對其性能進行了研究。[王小華，曾令可，羅民華莫來石纖維多孔陶瓷負載性能研究.陶瓷學報.26(1)，2005，39-41.]。但現有的氧化鋁纖維的加工方法直徑基本都在幾微米到幾十毫米左右，纖維直徑較粗。

關于一維或者準一維納米材料的制備研究已有很多種方法，例如抽絲法、模板合成法、分相法、自組裝法等。抽絲法的缺點是對溶液粘度要求太苛刻。模板合成法的缺點是不能制備根根分離的連續纖維。分相法與自組裝法生產率都比較低。此外，還有電弧蒸發法、激光高溫燒灼法、化合物熱解法。這3種方法從本質上來說，都應屬于化合物蒸汽沉積技術。由于對高溫的需求，所以工藝條件難以控制。靜電紡絲是目前制備納米纖維的最有效技術之一，成為近年來制備一維納米材料的研究熱點，其核心是使帶電的紡絲溶液或熔體在電場中流動與變形，然后經溶劑的蒸發或熔體冷卻而固化，得到纖維狀物質。靜電紡絲是80年代以后研究最多、發展最快，而且較為理想的一種制備納米纖維的技術，已有許多高分子材料都成功地通過靜電紡絲制得了納米纖維，許多無機金屬氧化物納米纖維也已相繼開發成功[Doshi?J.，Reneker?D.H.Electrospinning?process?and?applications?of?electrospun?fibers.Journal?ofElectrostatics，1995，35：151.]。采用靜電紡方法紡制成功同上述各種方法相比，靜電紡絲納米纖維膜呈三維立體多孔結構，孔徑小、孔隙率大，具有極高的比表面積和良好的力學性能，而且其制備過程簡便，工藝相對簡單。