CN105381795A - 一种活性氧化铝材料的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种活性氧化铝材料的制备方法,包括将造孔剂、硝酸盐溶液、拟薄水铝石混合后高速乳化10～30min，然后加入硝酸溶液调节PH值为2.0～4.5，制得活性氧化铝材料前躯体；将活性氧化铝材料前躯体在温度为80～120℃下干燥6～12h，然后在温度为600～1000℃下焙烧3～5h，制得活性氧化铝材料；直接采用拟薄水铝石为原料，制备过程简单易行，制备周期短，成本低，易于大规模工业生产，制得活性氧化铝材料具有高比表面积，抗高温老化，催化活性好等特点。

Description

一种活性氧化铝材料的制备方法

技术领域

本发明涉及一种活性氧化铝材料的制备方法，特别涉及一种可用制作汽车尾气净化催化剂的活性氧化铝材料的制备方法。

背景技术

随着我国经济的快速发展，老百姓的生活水平日益提高，中国汽车数量与日俱增。汽车排放的尾气一直是大气污染的主要源头之一，因此汽车尾气净化成为大气污染防治的一个非常重要的环节。作为解决这一主要污染源的重要手段之一的机动车尾气净化催化剂已经广泛在汽车上使用。Al₂O₃由于其特有的织构性能和表面性质而广泛应用于机动车尾气净化，催化燃烧，甲烷蒸汽重整等领域。尤其是作为机动车尾气净化催化剂的常用载体之一，应用最为广泛。机动车尾气净化催化剂在使用过程中，最高温度可达1000℃以上。在温度高于1000℃时，Al₂O₃通过表面阴、阳离子空位迁移和羟基间脱水发生烧结，并由γ相向α相转变，在此过程中Al₂O₃比表面积急剧下降，会导致催化剂组分聚集，催化活性明显下降等不良后果。这就要求作为催化剂载体之一的活性Al₂O₃具备较高的高温热稳定性。因此如何开发出耐高温、具备高比表面的氧化铝材料一直是开发机动车尾气净化催化剂载体研究工作的重点。在氧化铝中添加碱金属、碱土金属及稀土元素，可增加氧化铝的热稳定性，抑制比表面积的减少。中国专利CN1631787公开了一种γ-氧化铝球的制备方法，由拟薄水铝石和硝酸成胶，再通过离心式喷雾干燥成型，最后经过焙烧制成成品。中国专利CN102745729公开了一种耐高温活性氧化铝及其制备方法，由大孔拟薄水铝石、高粘拟薄水铝石与添加物用水混合后再加入稀硝酸成胶，加入造孔剂后喷雾干燥，最后高温焙烧制成成品。两个专利制备过程中，对设备的要求较高，且其中某些环节耗时较长。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种活性氧化铝材料及其制备方法，直接采用拟薄水铝石为原料，制备过程简单易行，制备周期短，成本低，易于大规模工业生产，制得活性氧化铝材料具有高比表面积，抗高温老化，催化活性好等特点。

本发明的一种活性氧化铝材料的制备方法,其特征在于，包括以下步骤：

a.将造孔剂、硝酸盐溶液、拟薄水铝石混合后高速乳化10～30min，然后加入硝酸溶液调节PH值为2.0～4.5，制得活性氧化铝材料前躯体；

b.将活性氧化铝材料前躯体在温度为80～120℃下干燥6～12h，然后在温度为600～1000℃下焙烧3～5h，制得活性氧化铝材料；

进一步，步骤a中，所述造孔剂为淀粉、长链脂肪醇聚氧乙烯醚、长链烷基聚氧乙烯醚、羧甲基纤维素几种物质中的一种或几种；

进一步，所述造孔剂的添加量为制得的活性氧化铝总质量的5～60％；

进一步，步骤a中，所述硝酸盐为硝酸镧、硝酸钡、硝酸铈、硝酸钇、硝酸氧锆的一种或几种；

进一步，所述硝酸盐的总添加量为制得活性氧化铝材料总质量的1～12％；

进一步，步骤a中，采用高速剪切乳化机进行高速乳化；

进一步，所述硝酸溶液中硝酸与水的体积比为1：5～10；

进一步，步骤a中，高速乳化时间为10～30min，加入硝酸溶液调节PH值为2.0～4.5；

进一步，步骤b中，在80～120℃温度下干燥6～12h,然后在600～1000℃温度下焙烧3～5h。

本发明的有益效果：本发明的一种活性氧化铝材料及其制备方法，直接采用拟薄水铝石为原料，制备过程简单易行，制备周期短，成本低，易于大规模工业生产，制得活性氧化铝材料具有高比表面积，抗高温老化，催化活性好等特点。

具体实施方式

本实施例的一种活性氧化铝材料的制备方法,其特征在于，包括以下步骤：

a.将造孔剂、硝酸盐溶液、拟薄水铝石混合后高速乳化10～30min，然后加入硝酸溶液调节PH值为2.0～4.5，制得活性氧化铝材料前躯体；

b.将活性氧化铝材料前躯体在温度为80～120℃下干燥6～12h，然后在温度为600～1000℃下焙烧3～5h，制得活性氧化铝材料。

本实施例中，步骤a中，所述造孔剂为淀粉、长链脂肪醇聚氧乙烯醚、长链烷基聚氧乙烯醚、羧甲基纤维素几种物质中的一种或几种。

本实施例中，所述造孔剂的添加量为制得的活性氧化铝总质量的5～60％。

本实施例中，步骤a中，所述硝酸盐为硝酸镧、硝酸钡、硝酸铈、硝酸钇、硝酸氧锆的一种或几种。

本实施例中，所述硝酸盐的总添加量为制得活性氧化铝材料总质量的1～12％。

本实施例中，步骤a中，采用高速剪切乳化机进行高速乳化。

本实施例中，所述硝酸溶液中硝酸与水的体积比为1：5～10。

本实施例中，步骤a中，高速乳化时间为10～30min，加入硝酸溶液调节PH值为2.0～4.5。

本实施例中，步骤b中，在80～120℃温度下干燥6～12h,然后在600～1000℃温度下焙烧3～5h。

实施例一

称取29.4g长链脂肪醇聚氧乙烯醚与水混合均匀制得混合物A；将9.6g硝酸镧、6.6g硝酸铈溶于水中，制得盐溶液B；按1体积硝酸加入8体积水，混合均匀制得硝酸溶液C；将150g拟薄水铝石、适量水、混合物A、盐溶液B装入高速剪切乳化机中，高速乳化10min，得混合浆料D；将混合浆料D在搅拌下，缓慢加入硝酸溶液C，并控制最终PH值为3.0，制得活性氧化铝材料前躯体；将上述活性氧化铝材料前躯体在105℃干燥6h，750℃下焙烧4h，得活性氧化铝材料。通过N₂吸脱附试验可知，所得氧化铝的比表面积为245m²·g^-1，孔容为0.72cm³·g^-1。1050℃焙烧5h后比表面积为117m²·g^-1，孔容为0.35cm³·g^-1。

实施例二

称取31.5g长链烷基聚氧乙烯醚与水混合均匀制得混合物A；将6.0g硝酸镧、9.0g硝酸钇溶于水中，制得盐溶液B；按1体积硝酸加入7体积水，混合均匀制得硝酸溶液C；将150g拟薄水铝石、适量水、混合物A、盐溶液B装入高速剪切乳化机中，高速乳化18min，得混合浆料D；将混合浆料D在搅拌下，缓慢加入硝酸溶液C，控制最终PH值为2.7，制得活性氧化铝材料前躯体；将上述活性氧化铝材料前躯体在105℃干燥6h，750℃下焙烧4h，得活性氧化铝材料。通过N₂吸脱附试验可知，所得氧化铝的比表面积为234m²·g^-1，孔容为0.58cm³·g^-1。1050℃焙烧5h后比表面积为111m²·g^-1，孔容为0.39cm³·g^-1。

实施例三

称取42.0g淀粉与水混合均匀制得混合物A；将7.2g硝酸镧、9.0g硝酸钡溶于水中，制得盐溶液B；按1体积硝酸加入9体积水，混合均匀制得硝酸溶液C；将150g拟薄水铝石、适量水、混合物A、盐溶液B装入高速剪切乳化机中，高速乳化15min，得混合浆料D；将混合浆料D在搅拌下，缓慢加入硝酸溶液C，控制最终PH值为2.5，制得活性氧化铝材料前躯体；将上述活性氧化铝材料前躯体在115℃干燥6h，750℃下焙烧4h，得活性氧化铝材料。通过N₂吸脱附试验可知，所得氧化铝的比表面积为225m²·g^-1，孔容为0.78cm³·g^-1。1050℃焙烧5h后比表面积为106m²·g^-1，孔容为0.61cm³·g^-1。

实施例四

称取24g羧甲基纤维素与水混合均匀制得混合物A；将8.5g硝酸镧、6.6g硝酸铈、5.4g硝酸钡溶于水中，制得盐溶液B；按1体积硝酸加入8.5体积水，混合均匀制得硝酸溶液C；将150g拟薄水铝石、适量水、混合物A、盐溶液B装入高速剪切乳化机中，高速乳化15min，得混合浆料D；将混合浆料D在搅拌下，缓慢加入硝酸溶液C，控制最终PH值为3.2，制得活性氧化铝材料前躯体；将上述活性氧化铝材料前躯体在105℃干燥6h，750℃下焙烧4h，得活性氧化铝材料。通过N₂吸脱附试验可知，所得氧化铝的比表面积为224m²·g^-1，孔容为0.71cm³·g^-1。1050℃焙烧5h后比表面积为110m²·g^-1，孔容为0.55cm³·g^-1。

实施例五

称取31.5g淀粉、15.8g长链脂肪醇聚氧乙烯醚、与水混合均匀制得混合物A；将7.9g硝酸镧、4.5g硝酸钇、6.1g硝酸氧锆溶于水中，制得盐溶液B；按1体积硝酸加入6体积水，混合均匀制得硝酸溶液C；将150g拟薄水铝石、适量水、混合物A、盐溶液B装入高速剪切乳化机中，高速乳化23min，得混合浆料D；将混合浆料D在搅拌下，缓慢加入硝酸溶液C，控制最终PH值为3.4，制得活性氧化铝材料前躯体；将上述活性氧化铝材料前躯体在100℃干燥8h，750℃下焙烧4h，得活性氧化铝材料。通过N₂吸脱附试验可知，所得氧化铝的比表面积为241m²·g^-1，孔容为0.71cm³·g^-1。1050℃焙烧5h后比表面积为108m²·g^-1，孔容为0.53cm³·g^-1。

实施例六

称取26.8g淀粉、21g长链烷基聚氧乙烯醚与水混合均匀制得混合物A；将6.0g硝酸镧、6.6g硝酸铈、7.1g硝酸氧锆溶于水中，制得盐溶液B；按1体积硝酸加入7.5体积水，混合均匀制得硝酸溶液C；将150g拟薄水铝石、适量水、混合物A、盐溶液B装入高速剪切乳化机中，高速乳化25min，得混合浆料D；将混合浆料D在搅拌下，缓慢加入硝酸溶液C，控制最终PH值为2.8，制得活性氧化铝材料前躯体；将上述活性氧化铝材料前躯体在105℃干燥8h，750℃下焙烧4h，得活性氧化铝材料。通过N₂吸脱附试验可知，所得氧化铝的比表面积为229m²·g^-1，孔容为0.77cm³·g^-1。1050℃焙烧5h后比表面积为114m²·g^-1，孔容为0.57cm³·g^-1。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (9)

1.一种活性氧化铝材料的制备方法,其特征在于，包括以下步骤：

a.将造孔剂、硝酸盐溶液、拟薄水铝石混合后高速乳化10～30min，然后加入硝酸溶液调节PH值为2.0～4.5，制得活性氧化铝材料前躯体；

b.将活性氧化铝材料前躯体在温度为80～120℃下干燥6～12h，然后在温度为600～1000℃下焙烧3～5h，制得活性氧化铝材料。

2.根据权利要求1所述的活性氧化铝材料的制备方法,其特征在于：步骤a中，所述造孔剂为淀粉、长链脂肪醇聚氧乙烯醚、长链烷基聚氧乙烯醚、羧甲基纤维素几种物质中的一种或几种。

3.根据权利要求2所述的活性氧化铝材料的制备方法,其特征在于：所述造孔剂的添加量为制得的活性氧化铝总质量的5～60％。

4.根据权利要求1所述的活性氧化铝材料的制备方法,其特征在于：步骤a中，所述硝酸盐为硝酸镧、硝酸钡、硝酸铈、硝酸钇、硝酸氧锆的一种或几种。

5.根据权利要求4所述的活性氧化铝材料的制备方法,其特征在于：所述硝酸盐的总添加量为制得活性氧化铝材料总质量的1～12％。

6.根据权利要求5所述的活性氧化铝材料的制备方法,其特征在于：步骤a中，采用高速剪切乳化机进行高速乳化。

7.根据权利要求6所述的活性氧化铝材料的制备方法,其特征在于：所述硝酸溶液中硝酸与水的体积比为1：5～10。

8.根据权利要求1所述的活性氧化铝材料的制备方法,其特征在于：步骤a中，高速乳化时间为10～30min，加入硝酸溶液调节PH值为2.0～4.5。

9.根据权利要求8所述的活性氧化铝材料的制备方法,其特征在于：步骤b中，在80～120℃温度下干燥6～12h,然后在600～1000℃温度下焙烧3～5h。