[發明專利]一種低密度球形氧化鋁及其制備方法

在審

• 申請號: 202111097169.X
• 申請日: 2021-09-18
• 公開（公告）號: CN113769723A
• 公開（公告）日: 2021-12-10
• 發明（設計）人: 馮擁軍;張港;李殿卿
• 申請（專利權）人: 北京化工大學
• 主分類號: B01J21/04
• 分類號: B01J21/04;B01J21/12;B01J35/02;B01J35/08;B01J35/10;C01F7/30;B82Y30/00;B82Y40/00;B01J20/02;B01J20/08;B01J20/10;B01J20/28;B01J20/30
• 代理公司: 北京恒和頓知識產權代理有限公司 11014
• 代理人: 李宇嘉

本發明公開了一種低密度氧化鋁及其制備方法，所提供的制備是在油柱成型法制備球形氧化鋁的基礎上，提出了在制備成型溶膠過程中加入無機或有機助劑；無機助劑的加入使氧化鋁中形成Al?O?M化學鍵，抑制氧化鋁的高溫燒結和收縮，使氧化鋁具有更大的孔道結構；有機助劑的加入其在老化、焙燒過程中從球體中釋放出，形成更加豐富的孔道結構。該球形氧化鋁載體的粒徑為0.02～5mm；堆密度為0.20～0.50g/cm³，壓碎強度為30～90N/顆，孔容為0.3～1.5cm³/g，孔徑為10～40nm。比不加助劑制備的球形氧化鋁相比，具有更低的堆密度、更大的孔容。該球形氧化鋁主要用做多領域工業催化劑載體或吸附劑。

技術領域

本發明屬于無機材料制備領域，具體涉及到一種低密度氧化鋁及其制備方法。該材料主要用做多領域工業催化劑載體或吸附劑。

背景技術

氧化鋁因其有較大的比表面積、豐富的表面活性位點而廣泛應用于催化，吸附領域。而粉體氧化鋁不易回收，且易造成擁堵和堆積，因此在工業上常常需要成型后使用，常用的成型氧化鋁有球形，條形，齒輪形，蜂窩形等，其中球形氧化鋁在床層中堆砌均勻，不易形成溝流，可有效降低床層壓降，改善傳質效果，因而工業上應用最廣泛。目前常用的制備球形氧化鋁的成型方法有油柱成型法，油氨柱成型法，噴霧干燥法，滾球成型法等等。

這些成型方法雖然能夠制備出比表面積較大，強度較高的球形氧化鋁，但是氧化鋁的孔徑和孔容相對較小，嚴重限制了一些體積較大的分子進入其孔道參與反應。因此，制備孔徑較大，孔容較大且同時兼具高強度的球形氧化鋁是目前工業上的一個重點研究方向。

早在1996年，中國專利CN1114290A就已經公開了使用油柱成型法制備低密度大孔容球形氧化鋁的方法，其使用自制鋁溶膠，經油柱成型后直接干燥焙燒，免去老化步驟。制備的球形氧化鋁堆密度0.23g/cm³，比表面積220m²/g。但是壓碎強度太低，只有0.78N，無法進行工業化使用。

中國專利CN106167270A公開了一種介孔θ-氧化鋁球形載體的制備方法，其是向鋁溶膠中添加甲基纖維素、丙烯酸、丙烯酸銨或者聚丙烯酰胺為模板劑，再加入海藻酸鹽，經油水柱成型后，老化、酸處理、干燥、焙燒得到θ-氧化鋁球形產品。所得產品比表面在94～110m²/g，孔容在0.65～0.74cm³/g，孔徑在18～30nm之間，強度在32～50N。該制備方法中氧化鋁成型過程需要在含有金屬離子的水溶液中進行，會額外的引入雜離子，造成產品純度下降，且孔容并沒有很大。

本發明通過在溶膠中添加無機助劑或者有機助劑來調控氧化鋁的孔結構，降低其堆密度，增大孔容。

發明內容

本發明的目的是提供一種低密度球形氧化鋁及其制備方法。該球形氧化鋁主要用做多領域工業催化劑載體或吸附劑。

本發明提供的低密度球形氧化鋁，其特征是該球形氧化鋁的組分以Al₂O₃為主，其中有的含有無機助劑氧化物M_xO_y，M代表Si，B，Zn或Mg，M_xO_y的質量分數為0.5～10％；x，y為對應的氧化物中的原子個數；該球形氧化鋁的粒徑為0.02～5mm；堆密度為0.20～0.50g/cm³，壓碎強度為30～90N/顆，孔容為0.3～1.5cm³/g，孔徑為10～40nm。

本發明提供的低密度氧化鋁的制備方法，具體制備步驟如下：

(1)精制鋁溶膠的制備

在磁性分離連續精制裝置中加入濃度為10wt～25wt％的稀鹽酸，再按照Al/Cl的質量比為0.5～2加入粒度為1～200μm鋁粉，在70～100℃下循環精制2～4h得到精制鋁溶膠，其中Al的質量分數為10～20wt％；較佳的Al的質量分數為10～15％。