[其他]高強度、高表面積催化劑載體的制造方法

無效

• 申請號: 86101315
• 申請日: 1986-03-03
• 公開（公告）號: CN86101315A
• 公開（公告）日: 1986-09-17
• 發明（設計）人: 歐文·莫里斯·拉契曼;勞倫斯·安德烈·諾德萊
• 申請（專利權）人: 康寧玻璃廠
• 主分類號: B01J21/06
• 分類號: B01J21/06;B01J37/00
• 代理公司: 上海專利事務所
• 代理人: 徐株宏

本發明涉及用于催化劑載體的陶瓷整體載體，特別是指含有永久性無機粘合材料的載體，該永久性無機粘合劑材料可在較低溫度焙燒，并且在保持高表面積的同時賦予載體于強度。

傳統的陶瓷整體催化劑載體由具有高表面積材料涂層的陶瓷載體組成，而催化劑實際上沉積在涂層上。為了獲得高的密度和強度，通常陶瓷材料必須經過高溫焙燒，但是這樣的高溫焙燒必定使陶瓷材料燒結，并導致陶瓷材料的表面積非常小。因而，所述的陶瓷材料必須涂覆上不但有特定的化學特性而且有高表面積的另一種材料，而催化劑實際上沉積在其上。在低表面積陶瓷壁上沉積高表面積“修補基面涂層”（Washcoat）的過程被公開在例如美國專利2，742，437和3，824，196中。

除了需要涂覆修補基面涂層的第二生產步驟外，這類催化劑載體在使用中有若干缺點。在使用中，載體與常含塵埃和顆粒物質的氣體流接觸，可引起高表面積涂層從基底陶瓷載體上剝落，這種現象也可在熱循環的場合由于修補基面涂層和基底陶瓷材料常常有不同的熱膨脹系數而發生。

因而，本發明的目的是提供一種具有不易磨損的高表面積的整體載體。本發明的另一個目的是提供一種在低于使高表面積組分材料產生不利影響的溫度下達到高強度的整體載體。

本發明提供了一種既有高強度又有高表面積的催化劑載體的制造方法，所述的方法包括：

（a）把（1）、（2）和（3）混合成大致均勻的混合體，

（1）多孔性氧化物，其表面積至少達20平方米/克，從由沸石、二氧化硅、氧化鋁、尖晶石、二氧化鈦、氧化鋯、以及這些物質的混合物所組成的群中選取;

（2）用于粘結多孔性氧化物的永久性粘合劑前體，從由氧化鋁前體、二氧化硅前體、二氧化鈦前體、氧化鋯前體以及這些物質的混合物所組成的組群中選取;

（3）暫時性粘合劑;以及

（b）加熱所述的混合體達到從500至1000℃的一個溫度，從而導致形成高強度和高表面積。

本發明所述的永久性粘合劑，以其前體形式摻合在載體內，可使載體能夠在低于常規所需的焙燒溫度下達到高的強度。使用較低的焙燒溫度基本上消除了溫度引起多孔性氧化物的表面積受到損失的問題。所述的粘合劑材料，除了賦予載體以強度外，還提供了其本身的表面積，結果，便提供了高強度的，同時也顯示出高表面積的載體。

根據本發明，提供了形成催化劑載體結構的方法，在該催化劑載體結構中，多孔性氧化物的高表面積載體相用均勻地混合在載體結構本身內的永久性粘合劑粘合成堅固的結合體。把多孔性氧化物、用于永久性粘合劑的前體和暫時性粘合劑混合成大致均勻的混合體，該體可成形為任何所要求的形狀，然后按照陶瓷技術領域內的傳統工藝進行加熱。不過，本發明所述的方法，由于使用了所述的永久性粘合劑，就允許用較低的溫度，通常低于1000℃，來形成所述的載體結構。載體結構的強度和密度，以前只能在導致表面積減少的溫度下達到，而本發明可在不使多孔性氧化物相的表面積受到嚴重影響的較低溫度下達到。令人驚訝地發現：使用呈前體形式的粘合劑比等量的實際粘合劑材料（二氧化硅、氧化鋁、氧化鋯、或二氧化鈦）被直接摻合在載體內，可達到更高的強度。

適合于用作本發明的載體相材料的多孔性氧化物是指：焙燒（Calcining）后，其表面積至少達20平方米/克，更好是至少達100平方米/克，而最好是至少達200平方米/克（這里所用“焙燒”（Calcining）一詞，其含意是把材料加熱到充分高的溫度，此溫度足以使任何的揮發物基本去除，但又低于使材料的多孔性開始明顯損失時的溫度）。優先使用的氧化物是氧化鋁、二氧化硅、尖晶石、二氧化鈦、氧化鋯，或沸石，也可使用所述氧化物的混合物。然而，本發明不限于上述這些特定的氧化物，正如本技術領域內那些熟練人員所認可的那樣，本發明還考慮了使用通常用作催化劑載體并具有上述特性的其它材料。

用于制備本發明的高表面積載體相的氧化鋁是指經焙燒后能形成具有特定表面積的γ-氧化鋁或其它過渡氧化鋁的這類氧化鋁，可直接使用膠態γ-氧化鋁，或者也可使用諸如α-氧化鋁一水化物或氧化鋁三水化物之類經焙燒后產生過渡氧化鋁的材料。當使用α-氧化鋁一水化物或氧化鋁三水化物時，其顆粒大小可從大于1微米直至100微米左右。市場上買得到的這類合適的材料是凱瑟（Kaiser）鋁公司的凱瑟（Kaiser）化學部出售的凱瑟（Kaiser）SA基底氧化鋁，以及康諾克（Conoco）公司化學部出售的卡塔勃爾^R（Ca tapal^R）氧化鋁。膠態γ-氧化鋁通常呈顆粒不超過1微米的形態。