CN103008016A

CN103008016A - 高热稳定性氧化铝及其制备方法

Info

Publication number: CN103008016A
Application number: CN2012104292885A
Authority: CN
Inventors: 蒙素玲; 李冉; 李雪云; 倪萍; 赵秀娟; 杨筱琼
Original assignee: SHANGHAI HUAMING GONA RARE EARTH NEW MATERIALS CO Ltd
Current assignee: Jiande Huaming Gaona New Materials Co., Ltd.
Priority date: 2012-10-31
Filing date: 2012-10-31
Publication date: 2013-04-03
Anticipated expiration: 2032-10-31
Also published as: CN103008016B

Abstract

本发明的目的在于公开一种高热稳定性氧化铝及其制备方法，它由氧化铝与氧化镧组成，其中，氧化镧重量百分比含量为3%-5%，余量为氧化铝；与现有技术相比，制备得到所述的高热稳定性氧化铝具有制备简单和高温下抗老化能力高等特点，实现本发明的目的。

Description

高热稳定性氧化铝及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种氧化铝及其制备方法，特别涉及一种适用于尾气净化的高热稳定性氧化铝及其制备方法。

背景技术

减少汽车尾气污染、保护大气环境质量，实现生态环境和社会的可持续发展，是目前及未来相当长时间内我国环境保护的重要课题之一。

为减少污染，必须从提高汽油品质、改善发动机燃烧状态和增加尾气净化催化效率三方面进行突破。到目前为止，使用汽车尾气净化催化剂是最有效途径就是通过三元催化装置来降低尾气中HC、CO和NOx三种有毒气体的含量。

三效催化剂主要是由起催化作用的贵金属活性组分、含CeO₂催化助剂（储氧材料）和用于支撑活性组分的氧化铝载体组成。

高温下氧化铝的容易烧结，使其比表面积明显减小，使负载的活性组分聚集和催化活性下降。随着催化燃烧和环境保护催化（如汽车尾气的催化净化和有毒、有害废气的催化净化）等技术的迅速发展，对催化剂的载体提出了更高的要求，需要载体既具有良好的热稳定性又具有较大的比表面积。因此，迫切需要研究开发对高温稳定的大比表面积的新型氧化铝材料。

目前在制备高热稳定性氧化铝方面，主要通过添加化学助剂，如过渡金属元素，碱土金属元素和稀土元素等，通过添加的化学助剂与氧化铝形成复合氧化物和固熔体，能缓解和稳态氧化铝的相变和阻抑氧化铝颗粒的烧结，提高催化剂的性能。另外，通过改变氧化铝的制备方法，包括调节pH值、温度、压力以及焰烧气氛等已可以制备高热稳定性氧化铝。

中国专利公开号CN102491389A的发明专利公开了一种耐高温大比表面积氧化铝的制备方法，它是将碱土金属或稀土元素加入到水中或乙醇水溶液中制成稳定剂溶液，然后将稳定剂溶液加入到用拟薄水铝石制成的悬浮液中，再经过浸渍、蒸干、焙烧等工序后制得活性氧化铝。

中国专利公告号CN1202010C的发明专利公告了高温下保持高比表面氧化铝及其制备方法，此氧化铝是在至少一种添加物（稀士氧化物或碱土金属氧化物）存在下用共溶胶一凝胶法制备。

中国专利公告号CN100522348C的发明专利公告了高热稳定性氧化铝及其制备方法，该发明公开的氧化铝包括氧化铝和添加剂，所说的添加剂为稀土氧化物、碱土金属氧化物、过渡金属氧化物中的两种或两种以上的组合。

目前无论是改性氧化铝的方法，都有其相应的弊端。通过氧化铝制备过程中进行调节，无论是超临界制备、溶胶凝胶制备、添加表面活性剂等，均不利于批量生产，成本较高。同时目前的制备过程中氧化铝的耐高温性相对较差。

因此，特别需要一种高热稳定性氧化铝及其制备方法，已解决上述现有存在的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高热稳定性氧化铝及其制备方法，针对现有技术的不足，具有制备简单和高温下抗老化能力高等特点。

本发明所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现：

一方面，本发明提供一种高热稳定性氧化铝，其特征在于，它由氧化铝与氧化镧组成，其中，氧化镧重量百分比含量为3%-5%，余量为氧化铝。

在本发明的一个实施例中，所述氧化铝为γ-Al₂O₃。

在本发明的一个实施例中，所述高热稳定性氧化铝在1000℃焙烧4h后得到的比表面积≥150m²/g；在1100℃焙烧12h后得到的比表面积≥100m²/g。

另一方面，本发明提供一种高热稳定性氧化铝的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

（1）氧化铝改性：将硝酸镧与水混合，得到澄清透明的水溶液，加入活性氧化铝中，用硝酸调节pH值至2-3，加入分散剂，经球磨2-4h，得改性氧化铝前驱体；

（2）焙烧：将得到改性氧化铝前驱体进行焙烧；

（3）粉碎：将焙烧后的改性氧化铝进行破碎，得到所述的高热稳定性氧化铝。

在本发明的一个实施例中，所述硝酸镧的用量占活性氧化铝的比例为8-14%；水的质量占活性氧化铝的比例为150-200%。

在本发明的一个实施例中，所述活性氧化铝选自孔容为0.3-0.7g/ml的γ-Al₂O₃或将孔容为0.3-0.7g/ml的拟薄水铝石经450-600℃焙烧后3-6h后，得到的γ-Al₂O₃。

在本发明的一个实施例中，所述分散剂选自辛酸（C₈H₁₆O₂）、癸酸（C₁₀H₂₀O₂）、乙二醇单丁醚（C₆H₁₄O₂）或二乙二醇单丁醚（C₈H₁₈O₃）等碳原子为6-12的脂肪酸或醚类。

进一步，所述分散剂的加入量为活性氧化铝重量的30-50%。

在本发明的一个实施例中，所述焙烧的温度为600-750℃，焙烧的时间为4-6h。

本发明的高热稳定性氧化铝的制备方法，与现有技术相比，制备得到所述的高热稳定性氧化铝具有制备简单和高温下抗老化能力高等特点，实现本发明的目的。

本发明的特点可参阅本案图式及以下较好实施方式的详细说明而获得清楚地了解。

附图说明

图1为本发明的实施例1所得高热稳定性氧化铝的XRD示意图。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。

本发明的高热稳定性氧化铝，它由氧化铝与氧化镧组成，其中，氧化镧重量百分比含量为3%-5%，余量为氧化铝。

在本发明中，所述氧化铝为γ-Al₂O₃。

在本发明中，所述高热稳定性氧化铝在1000℃焙烧4h后得到的比表面积≥150m²/g；在1100℃焙烧12h后得到的比表面积≥100m²/g。

本发明的高热稳定性氧化铝的制备方法，包括如下步骤：

（2）焙烧：将得到改性氧化铝前驱体进行焙烧；

在本发明中，所述硝酸镧的用量占活性氧化铝的比例为8-14%；水的质量占活性氧化铝的比例为150-200%。

在本发明中，所述活性氧化铝选自孔容为0.3-0.7g/ml的γ-Al₂O₃或将孔容为0.3-0.7g/ml的拟薄水铝石经450-600℃焙烧后3-6h后，得到的γ-Al₂O₃。

在本发明中，所述分散剂选自辛酸（C₈H₁₆O₂）、癸酸（C₁₀H₂₀O₂）、乙二醇单丁醚（C₆H₁₄O₂）或二乙二醇单丁醚（C₈H₁₈O₃）等碳原子为6-12的脂肪酸或醚类；所述分散剂的加入量为活性氧化铝重量的30-50%。

在本发明中，所述焙烧的温度为600-750℃，焙烧的时间为4-6h。

实施例1

取硝酸镧8.1kg，纯水150kg，剪切分散，得澄清透明溶液。然后，加入到0.31g/ml的97kgγ-Al₂O₃中，用硝酸调节pH值至2，加入乙二醇单丁醚30kg，在球磨机中球磨4h，经600℃，焙烧时间为6h。气流粉碎，得所述的高热稳定性氧化铝。

该材料的组成为氧化镧3%，氧化铝97%。该材料在1000℃焙烧4h后得到的比表面积为151m²/g，在1100℃焙烧12h后得到的比表面积为108m²/g。（参见图1）

实施例2

取硝酸镧13.5kg，纯水200kg，剪切分散。然后，加入到0.68g/ml的95kgγ-Al₂O₃中，用硝酸调节pH值至2，加入二乙二醇单丁醚50kg，在球磨机中球磨2h，经750℃，焙烧时间为4h。气流粉碎，得所述的高热稳定性氧化铝。

该材料的组成为氧化镧5%，氧化铝95%。该材料在1000℃焙烧4h后得到的比表面积为182m²/g，在1100℃焙烧12h后得到的比表面积为138m²/g。

实施例3

取硝酸镧10.8kg，纯水200kg，剪切分散。将孔容为0.35g/ml的拟薄水铝石经600℃焙烧后3h后得γ-Al₂O₃，然后，取96kg得到的γ-Al₂O₃加入到硝酸镧水溶液中，用硝酸调节pH值至3，加入癸酸40kg，在球磨机中球磨3h，经650℃，焙烧时间为4h。气流粉碎，得所述的高热稳定性氧化铝。

该材料的组成为氧化镧4%，氧化铝96%。该材料在1000℃焙烧4h后得到的比表面积为165m²/g，在1100℃焙烧12h后得到的比表面积为121m²/g。

实施例4

取硝酸镧13.5kg，纯水200kg，剪切分散。将孔容为0.65g/ml的拟薄水铝石经450℃焙烧后6h后得γ-Al₂O₃，然后，取95kg得到的γ-Al₂O₃加入到硝酸镧水溶液中，用硝酸调节pH值至3，加入辛酸40kg，在球磨机中球磨3h，经650℃，焙烧时间为4h。气流粉碎，得所述的高热稳定性氧化铝。

该材料的组成为氧化镧5%，氧化铝95%。该材料在1000℃焙烧4h后得到的比表面积为169m²/g，在1100℃焙烧12h后得到的比表面积为117m²/g。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内，本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims

1.一种高热稳定性氧化铝，其特征在于，它由氧化铝与氧化镧组成，其中，氧化镧重量百分比含量为3%-5%，余量为氧化铝。

2.如权利要求1所述的高热稳定性氧化铝，其特征在于，所述氧化铝为γ-Al₂O₃。

3.如权利要求1所述的高热稳定性氧化铝，其特征在于，所述高热稳定性氧化铝在1000℃焙烧4h后得到的比表面积≥150m²/g；在1100℃焙烧12h后得到的比表面积≥100m²/g。

4.一种高热稳定性氧化铝的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

（2）焙烧：将得到改性氧化铝前驱体进行焙烧；

5.如权利要求4所述的高热稳定性氧化铝的制备方法，其特征在于，所述硝酸镧的用量占活性氧化铝的比例为8-14%；水的质量占活性氧化铝的比例为150-200%。

6.如权利要求4所述的高热稳定性氧化铝的制备方法，其特征在于，所述活性氧化铝选自孔容为0.3-0.7g/ml的γ-Al₂O₃或将孔容为0.3-0.7g/ml的拟薄水铝石经450-600℃焙烧后3-6h后，得到的γ-Al₂O₃。

7.如权利要求4所述的高热稳定性氧化铝的制备方法，其特征在于，所述分散剂选自辛酸（C₈H₁₆O₂）、癸酸（C₁₀H₂₀O₂）、乙二醇单丁醚（C₆H₁₄O₂）或二乙二醇单丁醚（C₈H₁₈O₃）等碳原子为6-12的脂肪酸或醚类。

8.如权利要求7所述的高热稳定性氧化铝的制备方法，其特征在于，所述分散剂的加入量为活性氧化铝重量的30-50%。

9.如权利要求4所述的高热稳定性氧化铝的制备方法，其特征在于，所述焙烧的温度为600-750℃，焙烧的时间为4-6h。