[發(fā)明專利]一種高強度球形含鋯氧化鋁及其制備方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910084220.6
• 申請日: 2009-05-15
• 公開（公告）號: CN101549287A
• 公開（公告）日: 2009-10-07
• 發(fā)明（設計）人: 李殿卿;林彥軍;高超
• 申請（專利權）人: 北京化工大學
• 主分類號: B01J21/06
• 分類號: B01J21/06;B01J21/04;B01J32/00;B01J37/00
• 代理公司: 北京思海天達知識產(chǎn)權代理有限公司
• 代理人: 何俊玲

技術領域

本發(fā)明涉及一種高強度球形含鋯氧化鋁及其制備方法，該含鋯球形氧化鋁具有大比表面積、大孔容和高壓碎強度，可用于石油化工及精細化工作為催化劑或催化劑載體。

技術背景

氧化鋁具有大的比表面積、合適的孔結(jié)構(gòu)、表面酸性位和晶體結(jié)構(gòu)缺陷等性質(zhì)，因此在工業(yè)領域被廣泛用作吸附劑、催化劑或催化劑載體。

氧化鋁作為催化劑或催化劑載體用于催化反應時，其形狀對催化反應有很大的影響。工業(yè)上應用的氧化鋁有條形、柱狀、蜂窩狀和球形等，其中球形氧化鋁在作為固定床催化劑或催化劑載體使用時，由于顆粒之間以點相互接觸，堆砌均勻，減小了床程阻力，大大提高了傳質(zhì)和催化效果；作為流化床催化劑或催化劑載體使用時，球形外觀可大幅度降低磨損率。因此，球形氧化鋁在石油化工領域中獲得了廣泛應用。

氧化鋯兼具酸性和堿性，其表面強酸位與活性組分具有強的相互作用，在很多深度脫硫脫氮催化反應中具有高的活性，但是氧化鋯比表面積小，孔結(jié)構(gòu)欠發(fā)達，熱穩(wěn)定性差，因此限制了其在很多方面的應用。

氧化鋁和氧化鋯在性能上有很多互補的優(yōu)勢，許多研究表明，在氧化鋁中添加適量的氧化鋯能夠?qū)旌涎趸锏男再|(zhì)產(chǎn)生很大影響。氧化鋁中加入鋯以后，表面酸性、和平均孔徑有很大提高，而且可以提高載體的高溫穩(wěn)定性。然而，含鋯氧化鋁的傳統(tǒng)制備方法是機械研磨混合或浸漬法，研磨混合法得到的混合氧化物微觀上達不到分子級的均勻，兩相的分離比較嚴重；而浸漬法是在氧化鋁上浸漬一層鋯鹽，然后通過焙燒使其以氧化物的形式覆蓋于氧化鋁的表面，氧化鋯與氧化鋁基體之間容易造成不均勻分散，進而影響含鋯氧化鋁的理化性質(zhì)、表面性質(zhì)、孔結(jié)構(gòu)及使用性能。

文獻Properties?of?Al₂O₃-40wt.％ZrO₂composite?coatings?from?ultra-fine?feedstocksby?atmospheric?plasma?spraying.Wear，Volume?265，Issues?11-12，26November?2008，Pages?1642-1648中，是將Al₂O₃和ZrO₂粉末混合球磨8小時，然后加入有機防團聚劑，干燥后焙燒得到Al₂O₃-40wt.％ZrO₂復合材料，這種方法得到的復合氧化物均勻性差，兩種氧化物都以聚集態(tài)存在。

文獻：Critical?zirconia?amount?to?enhance?the?strength?of?alumina.CeramicsInternational，Volume?34，Issue?8，December?2008，Pages?2129-2135.中，用乙醇作為分散劑將Al₂O₃和ZrO₂粉末混合球磨24小時，旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)干燥后研磨得到粉末，將粉末壓制成7mm×6mm×50mm的立方體，然后焙燒得到Al₂O₃-ZrO₂立方體塊。該方法得到的Al₂O₃-ZrO₂混合材料同樣存在兩相的不均勻的問題，且成型方法為將一次粉末粒子壓結(jié)，該方法不如一次成型方便和均勻。

發(fā)明內(nèi)容：

本發(fā)明的目的是提供一種球形含鋯氧化鋁及其制備方法。本發(fā)明是一種基于溶膠凝膠法的油柱成型工藝，該方法可以使混合溶膠均勻凝膠化，保證得到的產(chǎn)品質(zhì)地均勻、形狀規(guī)則、強度大，該系列高強度球形含鋯氧化鋁可作為催化劑或催化劑載體應用于石油化工、精細化工和有機合成的反應過程。

該球形含鋯氧化鋁具體制備方法如下：

A.將純度大于99.6％的鋁粉加入到濃度為5～20％wt的稀鹽酸或濃度為10～25％wt的結(jié)晶氯化鋁溶液中，在95～102℃條件下使鋁粉溶解，制備外觀透明、有丁達爾效應的鋁溶膠，其中，鋁含量為6～20％wt，較好的范圍是9～15％wt，Al/Cl的質(zhì)量比為0.3～3，較好的范圍是0.5～1.5。

B.將可溶性鋯鹽加入到步驟A制得的鋁溶膠中溶解，再將有機胺溶入，使體系中Al³⁺和Zr⁴⁺與有機胺的摩爾比為1∶0.1～0.5；充分混合后通過分散器滴入溫度為50～110℃的成型油中成型；從油中分離出成型的小球，在老化釜中于100～180℃老化1～20小時；