[發明專利]一種耐高溫和高比表面氧化鋁的制備方法

有效

• 申請號: 201510271419.5
• 申請日: 2015-05-26
• 公開（公告）號: CN104860341B
• 公開（公告）日: 2018-10-19
• 發明（設計）人: 盧冠忠;倪歡;郭耘;郭楊龍;王艷芹;詹望成;王麗;王筠松
• 申請（專利權）人: 華東理工大學
• 主分類號: C01F7/02
• 分類號: C01F7/02;B01J21/04;B01J23/10;B01J23/02;B01J21/12
• 代理公司: 北京風雅頌專利代理有限公司 11403
• 代理人: 王安娜;李翔

本發明公開了一種晶化熱處理技術制備耐高溫高比表面氧化鋁的方法，將鋁鹽研細，再加入計量的表面活性劑和碳酸氫銨（或碳酸銨），研磨均勻后靜置5小時，轉入帶聚四氟乙烯內襯的反應釜中，在50~200℃下晶化熱處理3~10小時，冷卻分離后，將得到的粉末用蒸餾水洗滌、抽濾后在100℃烘干，得到干粉體。將此干粉體于300~550℃焙燒2小時后，加入到含改性元素（如硅、鋇或鑭）化合物的醇?水混合溶液中，攪拌10小時后在100℃的空氣中烘干，即得前軀體粉末；將制備得到的前驅體粉末在高溫焙燒后即可得到耐高溫和高比表面積的氧化鋁或改性的氧化鋁，如經1100℃空氣中焙燒10小時后，表面積大于175m²/g。該方法具有生產成本低，操作簡單，工藝環保和易于工業化的特點。

技術領域

本發明涉及一種耐高溫和高表面積的氧化鋁的制備方法，特別是涉及一種用晶化熱處理的技術制備耐高溫和高比表面積氧化鋁的方法，用本發明的方法制備的氧化鋁經高溫焙燒較長時間后仍能保持大的比表面積。因此，本發明屬于耐高溫材料的制備領域。

背景技術

在汽車尾氣污染物的催化凈化、甲烷部分氧化制備合成氣等催化反應過程中，催化劑都要承受非常高的反應溫度，氧化鋁在這些化學過程中是常用的催化劑或載體材料，因此也必須要承受住高溫的考驗，才能成為一個性能優異的耐高溫催化劑載體，但是氧化鋁在1000℃以上容易燒結，并向α相轉變，導致其比表面積急劇減小，微孔堵塞，從而造成負載的活性組分聚集，使催化劑活性下降，使催化劑的使用壽命縮短。同時，載體孔容的減小也不利于反應物的傳質和反應過程的傳熱，特別是對于高空速和放熱反應。另外，在一些航天用的推進劑（如氧化亞氮、硝酸羥胺等）的絕熱催化分解過程中，因其分解溫度很高，分解時放出大量的熱使得反應體系的溫度急劇上升，達到1000℃以上。因此迫切需要研究和開發在高溫下穩定的高比表面積的新型催化材料。

研究表明，使用添加劑如堿土金屬、稀土金屬和硅對氧化鋁進行改性后，可有效提高氧化鋁的熱穩定性。可用于氧化鋁的制備方法有多種，如溶膠-凝膠法、共沉淀法、浸漬法、機械混合法、微乳液法、醇鹽水解法、纖維素模板法等，其中最常用的是溶膠-凝膠法。文獻（催化學報，1999，5：536）報道，以硫酸鋁為原料，制成擬薄水鋁石溶膠，并在成膠過程中添加了硝酸鑭或正硅酸乙酯和丙三醇，先在540℃焙燒，然后在空氣中1200℃焙燒2小時后，測得硅改性的氧化鋁的比表面積為28 m²/g，硅鑭同時改性的氧化鋁比表面積為50 m²/g。文獻（J.Mater.Chem.,2002,12: 2866）報道，先將異丁醇鋁在過量的水溶液中60℃攪拌1小時后，加入正硅酸乙酯，然后再加入少量的鹽酸后升溫到80℃并保持2小時，樣品分兩份，一份樣品在120℃干燥12小時后得到干凝膠；另一份先用一定量丙酮交換后在40℃通過二氧化碳超臨界干燥2小時，得到氣凝膠，然后把干凝膠和氣凝膠樣品在1200℃焙燒5小時后，氣凝膠樣品的比表面積為103m²/g，干凝膠樣品的比表面積為67m²/g。文獻（Mater.Chem.Phys.2005,90: 225）報道，利用聚乙二醇辛基苯基醚、正己醇、環己烷和水構成的微乳液體系，硝酸鋁和正硅酸乙酯作為原料，氨水做沉淀劑制備了鋇和硅改性的氧化鋁，經1100℃焙燒10小時后，鋇改性的氧化鋁的比表面積為90m²/g，硅改性的氧化鋁的比表面積為175m²/g。專利（US 4677095）公開了一種分別以成品氧化鋁為鋁源和水溶性的有機硅烷聚合物為硅源，利用浸漬法制備改性氧化鋁的方法，利用該方法制備的改性氧化鋁經1200℃焙燒1小時后，比表面積為70m²/g。專利（CN 1562753）公開了一種耐高溫高比表面氧化鋁的制備方法，該方法用偏鋁酸鈉和水玻璃為原料，采用溶膠-凝膠法制備了氧化鋁濕凝膠，用超臨界流體干燥法制備成氧化鋁干凝膠，制備的含氧化硅0.1~10wt%的氧化鋁干凝膠經1100℃焙燒4小時后比表面積大于165m²/g。