[發明專利]一種稀土金屬和磷協同改性的Al2O3顆粒及其制備方法

在審

• 申請號: 201711262268.2
• 申請日: 2017-12-04
• 公開（公告）號: CN108187705A
• 公開（公告）日: 2018-06-22
• 發明（設計）人: 沈美慶;王軍;王建強;董金詩;朱金鑫
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: B01J27/18
• 分類號: B01J27/18;B01J27/185;B01D53/86;B01D53/62;B01D53/72
• 代理公司: 北京市領專知識產權代理有限公司 11590
• 代理人: 楊兵

本發明提供了一種稀土金屬和磷協同改性的Al₂O₃顆粒，基于所述稀土金屬和磷協同改性的Al₂O₃顆粒的總重量，磷元素含量為0.1?10wt％，稀土金屬元素含量為0.1?10wt％。其中，所述稀土金屬和磷可以存在于Al₂O₃孔道內或存在于Al₂O₃體相中。本發明還涉及上述稀土金屬和磷協同改性的Al₂O₃顆粒的制備方法。本發明又涉及用于的催化劑，其包括負載在上述稀土金屬和磷協同改性的Al₂O₃顆粒上的貴金屬或過渡金屬納米顆粒。本發明的稀土金屬和磷協同改性的Al₂O₃顆粒水熱穩定性好，活性組分老化后分散顯著得到改善，在汽車和工業尾氣催化氧化領域具有應用前景。

技術領域

本發明涉及無機先進微納米材料技術領域，尤其涉及催化劑載體技術領域。

背景技術

γ型氧化鋁具有優良的表面性質，如比表面積大、微納米孔隙結構發達、活性位分散均勻、晶相溫度范圍廣、表面具有酸性等特性而被稱為活性氧化鋁，可以滿足催化劑高選擇性和高反應活性的要求，被廣泛用作催化劑及其載體。但在高溫反應中，特別是在尾氣凈化、催化燃燒以及甲烷氧化等高溫、含水氣氛中，活性氧化鋁容易發生燒結和相變，使比表面大幅度下降，導致催化劑活性下降甚至失活。為了保證催化劑的有效使用，必須采取必要的措施提高活性氧化鋁的相轉變溫度，改善催化劑的穩定性。因此，如何阻止γ型氧化鋁的相變，提高其熱穩定性，對延長工業催化劑的使用壽命具有重要意義。

當應用于高溫含有水蒸氣等的尾氣催化后處理領域時，以常規活性氧化鋁作為催化劑載體制備的負載型催化劑具有以下缺點：

1)水熱穩定性差：載體本身容易在高溫狀態下發生燒結及相變，造成比表面積和孔隙率降低；

2)表面酸堿性單一，且不能調控以滿足特定反應體系對特定的表面酸堿性需求；

3)所負載的貴金屬或過渡金屬等活性組分在高溫水熱老化過程中易被包埋。

因此，如何在維持活性氧化鋁載體的高水熱穩定性同時又保證其適宜的表面酸堿性等性能已成為目前值得關注的課題。

發明內容

為了解決上述問題，提出本發明。

本發明第一方面涉及一種稀土金屬和磷協同改性的Al₂O₃顆粒，其中基于所述稀土金屬和磷協同改性的Al₂O₃顆粒的總重量，磷元素含量為0.1-10wt％，稀土金屬元素含量為0.1-10wt％。對稀土金屬元素與磷元素的質量比沒有限制。

其中稀土金屬和磷的存在形態可以多種多樣，例如，稀土金屬和磷可以負載于Al₂O₃載體的孔道表面上，形成稀土金屬和磷協同表面改性的Al₂O₃顆粒；或者，稀土金屬和磷位于Al₂O₃載體的體相結構中，形成稀土金屬和磷協同體相改性的Al₂O₃顆粒；或者表面改性和體相改性同時存在。

其中所述稀土金屬包括但不限于鑭、鈰、鐠、釹、鐿或釤中的至少一種。

在優選的實施方案中，所述稀土金屬和磷協同改性的氧化鋁BET比表面積為100-500m²/g，孔體積為0.1-0.8m³/g，平均孔徑1.9-10.1nm。

本發明第二方面涉及稀土金屬和磷協同表面改性的Al₂O₃顆粒的制備方法，其包括以下步驟：