CN102515229A - 大孔容高比表面积活性氧化铝的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属改性氧化铝的制备领域，特别涉及一种大孔容高比表面积活性氧化铝的制备方法，其包括以下步骤：（
1
）配置
1
～
3mol/L
的硝酸溶液，将铝酸钠溶液缓慢加入硝酸溶液中并搅拌形成溶胶；反应温度
20
～
50
℃；
pH
值在
6
～
10
之间；（
2
）调节老化温度
50
～
90
°
C
，老化时间
2
～
10h
；（
3
）将老化后的溶胶进行减压抽滤与洗涤；（
4
）将上述产物与正丁醇混合，按固液体积比
1
：
3
～
8
的比例进行共蒸馏处理，得到干燥前驱体；（
5
）将前驱体焙烧，即得目的产物。本发明工艺简单，正丁醇可循环利用，比表面积高，孔径孔容大，便于工业化生产。
Description
技术领域
本发明属改性氧化铝的制备领域，特别涉及一种大孔容高比表面积活性氧化铝的制备方法。
背景技术
随着汽车保有量及需求量的不断增加，汽车尾气污染已成为大中城市大气主要污染源。汽车排放的尾气中的污染物主要有：碳氢化合物(HC)，碳氧化物(CO和CO
2
)、氮氧化物(NO
x
)。目前，全球机动车中仅汽车每年就向大气中排放CO 20亿吨，HC 4亿吨，NO
x
2亿吨。因此，汽车尾气的处理也日益成为重要的课题。汽车尾气催化剂按反应功能分类有氧化催化剂和三效催化剂（即可以同时转化CO﹑HC和NO
x
的催化剂）。其中三效催化剂是目前机动车尾气机外净化治理最有效的方法之一。经典的三效催化剂Pt-Rh/CeO
2
/γ-Al
2
O
3
在氧化CO和HC的同时将NO
x
还原除去，它以蜂窝状堇青石(硅铝酸镁)为第一载体，以活性氧化铝γ-Al
2
O
3
为第二载体，Pt、Pd和Rh为活性组分，Ce、La和Ba等为助剂通过浸制而成，具有活性高、选择性和稳定性好的特点。但由于原油储备日益减少，加工的原油质量逐渐变差，汽油质量降低，导致汽油中大分子烯烃类化合物和重金属含量增多，这些物质吸附在γ-Al
2
O
3
表面而阻碍小分子反应物在表面的催化反应，从而引起活性下降。因此，提高γ-Al
2
O
3
的孔容和比表面积来保证催化剂活性的发挥是目前亟需解决的问题。针对以上问题，CN 100346873C(一种大孔容高比表面积氧化铝的制备方法)采用铝盐和环糊精为原料，加入碳酸铵等碱液沉淀剂，焙烧获得的活性氧化铝比表面积可达220-480m
2
/g，但孔容仅为0.7-1.55ml/g。CN 101890375 A(一种大孔氧化铝载体及其制备方法)采用熔盐超增溶胶团法制备氢氧化铝凝胶为原料，再浸渍含改性剂的前驱体溶液，获得大孔氧化铝载体，其孔容在0.95ml/g时，比表面积可达316 m
2
/g，而孔容在2.3ml/g时，其比表面积只有201m
2
/g。上述制备活性氧化铝的方法存在生产成本高，工艺复杂，所制的活性氧化铝难以同时发挥大孔容和高比表面积等特点。
发明内容
本发明旨在克服现有技术的不足之处而提供一种工艺简单，正丁醇可循环利用，比表面积高，孔径孔容大，便于工业化生产的大孔容高比表面积活性氧化铝的制备方法。
为解决上述技术问题，本发明是这样实现的。
一种大孔容高比表面积活性氧化铝的制备方法，包括以下步骤：（1）配置硝酸溶液，将铝酸钠溶液缓慢加入硝酸溶液中并搅拌形成溶胶；（2）调节老化温度；（3）将老化后的溶胶进行减压抽滤与洗涤；（4）将步骤（3）所得产物与正丁醇混合，进行共蒸馏处理，得到干燥前驱体；（5）将前驱体焙烧，即得目的产物。
作为一种优选方案，本发明所述步骤（1）中，配置1～3mol/L的硝酸溶液，反应温度20～50℃；pH值在6～10之间。
作为另一种优选方案，本发明所述步骤（2）中，老化温度50～90°C，老化时间2～10h。
进一步地，本发明将步骤（3）所得产物与正丁醇混合，按固液体积比1：3～8的比例进行共蒸馏处理，得到干燥前驱体。
更进一步地，本发明所述步骤（1）中，铝酸钠溶液为氧化铝工业溶液，其苛性比α
k
为1.30～1.50。
另外，本发明所述步骤（3）中，将老化后的溶胶进行减压抽滤与超声洗涤数次，制得滤饼。
本发明以廉价的铝酸钠为铝源，以硝酸溶液为沉淀剂，采用反向沉淀-共蒸馏法制备大孔容高比表面积的活性氧化铝。在500°C热处理后，得到纳米纤维状γ-Al
2
O
3
，其比表面积大于420m
2
/g，平均孔容高于2.40ml/g，平均孔直径大于25nm，具有原料成本低，工艺简单，正丁醇可循环利用，比表面积高，孔径孔容大的特点。本发明所制备的大孔容高比表面积活性氧化铝可作为环保工业中汽车尾气净化催化剂载体的使用以及石油工业中的重质油、渣油等加氢催化剂载体的使用。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。
图1为本发明活性氧化铝场发射扫描电镜（SEM）照片。
具体实施方式
实施例1；取100ml，1mol/L的硝酸溶液放置于烧杯中，设定水浴反应温度为30°C并进行磁力搅拌，将铝酸钠溶液(αk= 1.45)缓慢滴入以上溶液中，直到溶液pH值达到10。设定老化温度为60°C并进行激烈搅拌老化，老化时间为2h。老化结束后采用减压抽滤进行固液分离和超声洗涤数次，获得的滤饼转移置蒸馏瓶中，按固液体积比=1：5的比例加入正丁醇进行共蒸馏。将获得的活性氧化铝前驱体放入马弗炉中在500°C下焙烧4小时获得大孔容高比表面积的活性氧化铝。
实施例2；取100ml，1mol/L的硝酸溶液放置于烧杯中，设定水浴反应温度为30°C并进行磁力搅拌，将铝酸钠溶液(αk= 1.40)缓慢滴入以上溶液中，直到溶液pH值达到9。设定老化温度为70°C并进行激烈搅拌老化，老化时间为4h。老化结束后采用减压抽滤进行固液分离和超声洗涤数次，获得的滤饼转移置蒸馏瓶中，按固液体积比=1：4的比例加入正丁醇进行共蒸馏。将获得的活性氧化铝前驱体放入马弗炉中在500°C下焙烧4小时获得大孔容高比表面积的活性氧化铝。
实施例3； 取100ml，2mol/L的硝酸溶液放置于烧杯中，设定水浴反应温度为20°C并进行磁力搅拌，将铝酸钠溶液(αk= 1.35)缓慢滴入以上溶液中，直到溶液pH值达到9。设定老化温度为80°C并进行激烈搅拌老化，老化时间为5h。老化结束后采用减压抽滤进行固液分离和超声洗涤数次，获得的滤饼转移置蒸馏瓶中，按固液体积比=1：5的比例加入正丁醇进行共蒸馏。将获得的活性氧化铝前驱体放入马弗炉中在500°C下焙烧4小时获得大孔容高比表面积的活性氧化铝。
实施例4； 取100ml，2mol/L的硝酸溶液放置于烧杯中，设定水浴反应温度为40°C并进行磁力搅拌，将铝酸钠溶液(α
k
= 1.50)缓慢滴入以上溶液中，直到溶液pH值达到6。设定老化温度为90°C并进行激烈搅拌老化，老化时间为6h。老化结束后采用减压抽滤进行固液分离和超声洗涤数次，获得的滤饼转移置蒸馏瓶中，按固液体积比=1：3的比例加入正丁醇进行共蒸馏。将获得的活性氧化铝前驱体放入马弗炉中在500°C下焙烧4小时获得大孔容高比表面积的活性氧化铝。
实施例5； 取100ml，3mol/L的硝酸溶液放置于烧杯中，设定水浴反应温度为50°C并进行磁力搅拌，将铝酸钠溶液(α
k
= 1.45)缓慢滴入以上溶液中，直到溶液pH值达到7。设定老化温度为70°C并进行激烈搅拌老化，老化时间为6h。老化结束后采用减压抽滤进行固液分离和超声洗涤数次，获得的滤饼转移置蒸馏瓶中，按固液体积比=1：8的比例加入正丁醇进行共蒸馏。将获得的活性氧化铝前驱体放入马弗炉中在500°C下焙烧4小时获得大孔容高比表面积的活性氧化铝。
实施例6；取100ml，1mol/L的硝酸溶液放置于烧杯中，设定水浴反应温度为30°C并进行磁力搅拌，将铝酸钠溶液(α
k
= 1.40)缓慢滴入以上溶液中，直到溶液pH值达到8。设定老化温度为50°C并进行激烈搅拌老化，老化时间为10h。老化结束后采用减压抽滤进行固液分离和超声洗涤数次，获得的滤饼转移置蒸馏瓶中，按固液体积比=1：5的比例加入正丁醇进行共蒸馏。将获得的活性氧化铝前驱体放入马弗炉中在500°C下焙烧4小时获得大孔容高比表面积的活性氧化铝。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种大孔容高比表面积活性氧化铝的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）配置硝酸溶液，将铝酸钠溶液缓慢加入硝酸溶液中并搅拌形成溶胶；
（2）调节老化温度；
（3）将老化后的溶胶进行减压抽滤与洗涤；
（4）将步骤（3）所得产物与正丁醇混合，进行共蒸馏处理，得到干燥前驱体；
（5）将前驱体焙烧，即得目的产物。
2.根据权利要求1所述的大孔容高比表面积活性氧化铝的制备方法，其特征在于：所述步骤（1）中，配置1～3mol/L的硝酸溶液，反应温度20～50℃；pH值在6～10之间。
3.根据权利要求2所述的大孔容高比表面积活性氧化铝的制备方法，其特征在于：所述步骤（2）中，老化温度50～90°C，老化时间2～10h。
4.根据权利要求3所述的大孔容高比表面积活性氧化铝的制备方法，其特征在于：将步骤（3）所得产物与正丁醇混合，按固液体积比1：3～8的比例进行共蒸馏处理，得到干燥前驱体。
5.根据权利要求4所述的大孔容高比表面积活性氧化铝的制备方法，其特征在于：所述步骤（1）中，铝酸钠溶液为氧化铝工业溶液，其苛性比αk为1.30～1.50。
6.根据权利要求1～5之任一所述的大孔容高比表面积活性氧化铝的制备方法，其特征在于：所述步骤（3）中，将老化后的溶胶进行减压抽滤与超声洗涤数次，制得滤饼。
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