CN101302023A - 一种耐高温活性氧化铝的制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种耐高温活性氧化铝的制备方法，采用液相反滴沉淀法，以铝酸钠溶液和硝酸溶液为原料，以有机物为扩孔剂，以稀土氧化物为稳定剂，采用液相反滴沉淀法制备比表面积大，耐高温性能好的氧化铝。该氧化铝中稀土氧化物含量0.1～10wt％，氧化铝固体在700℃空气气氛中处理5h，其比表面积大于350m2/g，平均孔容0.3122mL/g，平均孔径5.23nm，孔径分布范围在3～12nm。在1100℃空气气氛中处理5h，其比表面积大于150m2/g。具有生产成本低，工艺简单，比表面积大，孔径分布均匀、高温热稳定性好的特点。

Description

一种耐高温活性氧化铝的制备方法
技术领域
本发明涉及氧化铝制备领域，特别涉及一种耐高温活性氧化铝的制备方法。
背景技术
随着科学技术的进步，社会经济的快速发展，作为重要的交通工具，汽车行业得到了飞速发展。目前，全世界的汽车保有量已超过6亿辆，并以每年5000万辆的速度增长，到2010年全球汽车数量将增到10亿辆。我国的汽车产业发展也比较迅速，当前社会保有量为1400万辆以上，据专家预测，在今后10～15年内，中国汽车保有量将以年均9％的速度增长。汽车主要以燃油为主要动力，释放出的气体含有多种有害气体，其主要成分包括一氧化碳、碳氢化合物和氮氧化合物。随着汽车工业的快速发展，汽车尾气已成为大气污染的重要因素。我国汽车排放污染程度同美国、日本相比，约高几倍甚至几十倍，而且在加重，加之在用车辆维修保养不善，排放污染尤其严重。目前，治理汽车尾气最有效的方式就是在尾气排放管安装三效催化剂，使不饱和的碳氢化合物、氮氧化合物转变为饱和的化合物。三效催化剂主要由载体、涂层(主要物质为氧化铝)和活性组分组成，由于汽车尾气温度经常达到很高的温度，容易使γ-Al2O3出现表面烧结和向α-Al2O3晶型转变，从而会引起Al2O3表面积剧减并导致催化剂失去活性。近年来，国内外的科研工作者对提高氧化铝的热稳定性进行了大量研究，但收效甚微，因此，提高催化剂涂层的高温抗烧结和抗α相变是提高催化剂的质量并延长其使用寿命亟需解决的问题。
发明内容：
针对现有氧化铝存在的问题，本发明提供一种耐高温活性氧化铝的制备方法。
本发明耐高温活性氧化铝的制备采用液相反滴沉淀法，包括下述步骤：
(1)将铝酸钠溶液缓慢加入浓度为1～5mol/L的硝酸中，直到混合溶液pH值达到5～7；控制反应温度为30～100℃；搅拌速度为100～1000rpm；
(2)保持pH值、反应温度和搅拌速度不变，加入扩孔剂，老化2～24h；
(3)老化后进行固液分离，固体洗涤；
(4)洗涤后的固体与由低浓度的硝酸和稳定剂组成的混合液按固液体积比1∶2混合均匀，在60～100℃下烘干；
(5)烘干后的固体于500～700℃焙烧1～6h，得到耐高温活性氧化铝。
其中原料铝酸钠溶液为氧化铝工业常用溶液，其浓度为Na2O：100～150g/L，αk：1.35～1.50；扩孔剂为EDTA，葡萄糖、聚乙二醇、铁钛试剂、聚甲基丙烯酸氨中的一种，扩孔剂添加量为0.2～20g/L；稳定剂为镧、铒、铈的氧化物中的一种，稳定剂添加量为得到的固体重量的1～10wt％；固液分离方法采用加压过滤、减压过滤或自然沉降中的一种；涤次数为一次、两次或多次；烘干方法采用真空干燥，烘干时间为4～24h。
本发明以铝酸钠溶液和硝酸溶液为原料，以有机物为扩孔剂，以稀土氧化物为稳定剂，采用液相反滴沉淀法制备比表面积大，耐高温性能好的氧化铝。该氧化铝中稀土氧化物含量0.1～10wt％，氧化铝固体在700℃空气气氛中处理5h，其比表面积大于350m2/g，平均孔容0.3122mL/g，平均孔径5.23nm，孔径分布范围在3～12nm。在1100℃空气气氛中处理5h，其比表面积大于150m2/g。具有生产成本低，工艺简单，比表面积大，孔径分布均匀、高温热稳定性好的特点。
具体实施方式
实施例1
取500mL 1mol/L的硝酸溶液于放置在水浴中的四口圆底烧瓶中(中间口放置搅拌，其余三个口分别放置酸度计、冷凝管和胶皮塞)，当硝酸溶液达到100℃时开动搅拌500rpm，将铝酸钠溶液(Na2O 100g/L，αk 1.40)缓缓加入，直到混合溶液的pH值达到5.5。保持其pH、温度、搅拌速度不变的条件下加入20g/L扩孔剂葡萄糖，老化24h后进行固液分离，将获得的固体用去离子水洗涤三次后与由24mL(0.5mol/L)的硝酸和0.1wt％稳定剂氧化镧组成的混合液混合均匀后放入真空干燥箱于80℃条件下4h，随后放入马弗炉于650℃下焙烧4h得到耐高温活性氧化铝。
实施例2
取500mL 1mol/L的硝酸溶液于放置在水浴中的四口圆底烧瓶中(中间口放置搅拌，其余三个口分别放置酸度计、冷凝管和胶皮塞)，当硝酸溶液达到90℃时开动搅拌800rpm，将铝酸钠溶液(Na2O 120g/L，αk 1.35)缓缓加入，直到混合溶液的pH值达到6。保持其PH、温度、搅拌速度不变的条件下加入4g/L扩孔剂EDTA，老化12h后进行固液分离，将获得的固体用去离子水洗涤三次后与由28mL(0.5mol/L)的硝酸和2wt％稳定剂氧化镧组成的混合液混合均匀后放入真空干燥箱于60℃条件下24h，随后放入马弗炉于500℃下焙烧6h得到耐高温活性氧化铝。
实施例3
取500mL 5mol/L的硝酸溶液于放置在水浴中的四口圆底烧瓶中(中间口放置搅拌，其余三个口分别放置酸度计、冷凝管和胶皮塞)，当硝酸溶液达到30℃时开动搅拌1000rpm，将铝酸钠溶液(Na2O 130g/L，αk 1.50)缓缓加入，直到混合溶液的pH值达到5。保持其PH、温度、搅拌速度不变的条件下加入10g/L扩孔剂聚乙二醇，老化2h后进行固液分离，将获得的固体用去离子水洗涤三次后与由23mL(0.5mol/L)的硝酸和4wt％稳定剂氧化铒组成的混合液混合均匀后放入真空干燥箱于90℃条件下2h，随后放入马弗炉于600℃下焙烧4h得到耐高温活性氧化铝。
实施例4
取500mL 3mol/L的硝酸溶液于放置在水浴中的四口圆底烧瓶中(中间口放置搅拌，其余三个口分别放置酸度计、冷凝管和胶皮塞)，当硝酸溶液达到50℃时开动搅拌400rpm，将铝酸钠溶液(Na2O 130g/L，αk 1.50)缓缓加入，直到混合溶液的pH值达到6。保持其PH、温度、搅拌速度不变的条件下加入0.2g/L扩孔剂铁钛试剂，老化15h后进行固液分离，将获得的固体用去离子水洗涤三次后与由25mL(0.5mol/L)的硝酸和6wt％稳定剂氧化铈组成的混合液混合均匀后放入真空干燥箱于100℃条件下1h，随后放入马弗炉于600℃下焙烧4h得到耐高温活性氧化铝。
实施例5
取500mL 1mol/L的硝酸溶液于放置在水浴中的四口圆底烧瓶中(中间口放置搅拌，其余三个口分别放置酸度计、冷凝管和胶皮塞)，当硝酸溶液达到50℃时开动搅拌800rpm，将铝酸钠溶液(Na2O 130g/L，αk 1.50)缓缓加入，直到混合溶液的pH值达到6。保持其PH、温度、搅拌速度不变的条件下加入4g/L扩孔剂聚甲基丙烯酸氨，老化12h后进行固液分离，将获得的固体用去离子水洗涤三次后与由25mL(0.5mol/L)的硝酸和10wt％稳定剂氧化铈组成的混合液混合均匀后放入真空干燥箱于90℃条件下3h，随后放入马弗炉于550℃下焙烧4h得到耐高温活性氧化铝。
实施例6
取1000mL 1mol/L的硝酸溶液于放置在水浴中的四口圆底烧瓶中(中间口放置搅拌，其余三个口分别放置酸度计、冷凝管和胶皮塞)，当硝酸溶液达到80℃时开动搅拌600rpm，将铝酸钠溶液(Na2O 150g/L，αk 1.40)缓缓加入，直到混合溶液的pH值达到7。保持其PH、温度、搅拌速度不变的条件下加入5g/L扩孔剂EDTA，老化24h后进行固液分离，将获得的固体用去离子水洗涤三次后与由56mL(0.5mol/L)的硝酸和10wt％稳定剂氧化铈组成的混合液混合均匀后放入真空干燥箱于80℃条件下4h，随后放入马弗炉于700℃下焙烧1h得到耐高温活性氧化铝。

Claims (7)

1.一种耐高温活性氧化铝的制备方法，其特征在于采用液相反滴沉淀法，包括下述步骤：
(1)将铝酸钠溶液缓慢加入浓度为1～5mol/L的硝酸中，直到混合溶液pH值达到5～7；控制反应温度为30～100℃；搅拌速度为100～1000rpm；
(2)保持pH值、反应温度和搅拌速度不变，加入扩孔剂，老化2～24h；
(3)老化后进行固液分离，固体洗涤；
(4)洗涤后的固体与由低浓度的硝酸和稳定剂组成的混合液按固液体积比1∶2混合均匀，在60～100℃下烘干；
(5)烘干后的固体于500～700℃焙烧1～6h，得到耐高温活性氧化铝。
2.根据权利要求1所述的一种耐高温活性氧化铝的制备方法，其特征在于所述原料铝酸钠溶液为氧化铝工业常用溶液，其浓度为Na2O：100～140g/L，αk：1.35～1.50。
3.根据权利要求1所述的一种耐高温活性氧化铝的制备方法，其特征在于所述扩孔剂为EDTA，葡萄糖、聚乙二醇、铁钛试剂、聚甲基丙烯酸氨中的一种，扩孔剂添加量为0.2～20g/L。
4.根据权利要求1所述的一种耐高温活性氧化铝的制备方法，其特征在于所述稳定剂为镧、铒、铈的氧化物中的一种，稳定剂添加量为1～10wt％。
5.根据权利要求1所述的一种耐高温活性氧化铝的制备方法，其特征在于所述固液分离方法采用加压过滤、减压过滤或自然沉降中的一种。
6.根据权利要求1所述的一种耐高温活性氧化铝的制备方法，其特征在于所述洗涤次数为一次、两次或多次。
7.根据权利要求1所述的一种耐高温活性氧化铝的制备方法，其特征在于所述烘干方法采用真空干燥，烘干时间为4～24h。
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