JP2023504129A - 特定の細孔構造を有するアルミナ - Google Patents
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Abstract
本発明は、特定の細孔構造及び良好な熱安定性を有するアルミナに関する。前記アルミナは、高いかさ密度を有することも特徴とする。1100℃の空気中で5時間焼成した後、アルミナは、- 0.50~0.75mL/g、より具体的には0.50~0.70mL/gである、5nm~100nmのサイズの細孔の範囲内の細孔容積、及び- 0.20mL/g以下、より具体的には0.15mL/g以下、更には0.10mL/g以下である、100nm~1000nmのサイズの細孔の範囲内の細孔容積、を有する。【選択図】なし
Description
本特許出願は、2019年11月29日に出願された欧州特許出願第19315153.7号及び第19315155.2号の優先権を主張するものであり、その内容は参照により完全に組み込まれる。用語や表現の明瞭さに影響を与えるであろう矛盾が本特許出願の文章と仏国特許出願の文章との間にある場合には、本出願のみを参照するものとする。
本発明は、特定の細孔構造及び良好な熱安定性を有するアルミナに関する。このアルミナは、高いかさ密度を有することも特徴とする。
ガソリン又はディーゼルの熱機関から排出される汚染物質を変換するための自動車汚染防止触媒の調製のためにアルミナを使用することは公知の慣行である。アルミナは、貴金属、特にプラチナ、パラジウム、及び/又はロジウムの担体として使用される。これは、他の触媒成分と組み合わせることもでき、前記成分は、触媒及び意図される用途(ディーゼル又はガソリンの汚染防止)に依存する。触媒中に存在する他の通常の成分の中でも、ガソリンエンジン触媒(三元触媒(TWC)又はガソリン微粒子フィルター(GPF))のための酸素移動度を有する材料として使用されるセリウム酸化物又は混合セリウムジルコニウム酸化物などの希土類金属酸化物について言及することができる。アルミナは、ディーゼルエンジンから排出されるNOxの還元のために、例えば、ディーゼル触媒用の炭化水素トラップとして使用されるゼオライトと、又はアンモニアによる窒素酸化物の接触還元(SCR)のための触媒用の銅及び/又は鉄と交換されたゼオライトと組み合わせることもできる。
技術的課題
触媒の効率を長期間維持できるようにするために、すなわちガス状汚染物質の良好な変換を維持できるようにするために、これら全ての自動車汚染防止用途では、アルミナの熱安定性を高くする必要がある。「熱安定性」という用語は、高温での熱処理後に高い比表面積を維持することを意味する。アルミナの熱安定性を特性評価する簡単且つ一般的な方法は、高温、例えば1200℃で5時間空気中で熱処理した後に比表面積を測定することである。
触媒の効率を長期間維持できるようにするために、すなわちガス状汚染物質の良好な変換を維持できるようにするために、これら全ての自動車汚染防止用途では、アルミナの熱安定性を高くする必要がある。「熱安定性」という用語は、高温での熱処理後に高い比表面積を維持することを意味する。アルミナの熱安定性を特性評価する簡単且つ一般的な方法は、高温、例えば1200℃で5時間空気中で熱処理した後に比表面積を測定することである。
自動車の汚染防止触媒の調製は、通常、基材又はモノリス上へのアルミナベースの懸濁液の堆積又はコーティングを含む。本発明のアルミナは、低い粘度の懸濁液の調製に適しており、そのため、アルミナの割合が高い懸濁液を調製することができる。更に、本発明のアルミナの高い密度は、アルミナ粉末の取り扱いを容易にする。
アルミナの熱安定性は、通常、アルミナの細孔容積にある程度関連する。この細孔容積を増加させることにより、熱安定性は一般的に増加する。しかしながら、この細孔容積の増加は、触媒を調製するためのプロセス中にアルミナの密度を大幅に低下させ、アルミナ懸濁液の粘度を増加させる。
この問題を解決するために、本発明のアルミナの特定の空隙率によって、高い熱安定性と高いかさ密度の両方を得ることが可能であることが観察された。
技術的背景
米国特許第4154812号明細書には、アルミナの調製方法が記載されている。この方法は、工程(e)を含まない。
米国特許第4154812号明細書には、アルミナの調製方法が記載されている。この方法は、工程(e)を含まない。
発明の簡単な説明
本発明は、請求項1~41のいずれか一項に記載のアルミナに関する。
本発明は、請求項1~41のいずれか一項に記載のアルミナに関する。
これは、以下の2つの空隙構造:
・第1の構造:
- 0.60~0.85mL/g、より具体的には0.60~0.80mL/gである、5nm~100nmのサイズの細孔の範囲内の細孔容積、及び
- 0.20mL/g以下、より具体的には0.15mL/g以下、更には0.10mL/g以下、或いは更には0.05mL/g以下である、100nm~1000nmのサイズの細孔の範囲内の細孔容積、
並びに/又は
・第2の構造:1100℃の空気中で5時間焼成後:
- 0.50~0.75mL/g、より具体的には0.50~0.70mL/gである、5nm~100nmのサイズの細孔の範囲内の細孔容積、及び
- 0.20mL/g以下、より具体的には0.15mL/g以下、更には0.10mL/g以下、或いは更には0.05mL/g以下である、100nm~1000nmのサイズの細孔の範囲内の細孔容積、
のうちの少なくとも1つによって特徴付けられ、これらの細孔容積は、水銀ポロシメトリー法により決定される。
・第1の構造:
- 0.60~0.85mL/g、より具体的には0.60~0.80mL/gである、5nm~100nmのサイズの細孔の範囲内の細孔容積、及び
- 0.20mL/g以下、より具体的には0.15mL/g以下、更には0.10mL/g以下、或いは更には0.05mL/g以下である、100nm~1000nmのサイズの細孔の範囲内の細孔容積、
並びに/又は
・第2の構造:1100℃の空気中で5時間焼成後:
- 0.50~0.75mL/g、より具体的には0.50~0.70mL/gである、5nm~100nmのサイズの細孔の範囲内の細孔容積、及び
- 0.20mL/g以下、より具体的には0.15mL/g以下、更には0.10mL/g以下、或いは更には0.05mL/g以下である、100nm~1000nmのサイズの細孔の範囲内の細孔容積、
のうちの少なくとも1つによって特徴付けられ、これらの細孔容積は、水銀ポロシメトリー法により決定される。
このアルミナは、通常一般式Al2O3によって表される。これは、ナトリウム及び硫酸塩並びに不純物を含み得る。
本発明は、請求項42に記載の触媒組成物、及び請求項43に記載のアルミナの使用にも関する。
本発明は、請求項44~51のいずれか一項に記載のアルミナの調製方法にも関する。
全てのこれらの主題は、以降でより詳しく説明される。
本特許出願では、本説明の継続のために、特に明記しない限り、与えられる値の範囲において、限界値は含められることが明記される。更に、溶液の濃度又はアルミナ中の割合は、酸化物当量の重量パーセントとして示されることが指定される。これらの濃度又は割合の計算のために、式Al2O3が使用される。例えば、アルミニウム濃度が2.0重量%の硫酸アルミニウム水溶液は、2.0重量%のAl2O3当量を含む溶液に対応する。
「粒子」という用語は、一次粒子から形成される凝集体を意味する。粒子サイズは、レーザー粒子サイズ分析計によって得られる粒子サイズの体積分布から決定される。粒子サイズ分布は、パラメータD10、D50、及びD90によって特徴付けられる。これらのパラメータは、レーザー回折による測定の分野で通常の意味を有する。したがって、Dxは、粒子のx%がこの値Dx以下のサイズを有する粒子サイズ体積分布に関して決定される値を表す。したがって、D50は分布のメジアン値に相当する。D90は、粒子の90%がD90未満のサイズを有するサイズに対応する。D10は、粒子の10%がD10未満のサイズを有するサイズに対応する。測定は、通常、粒子の水分散液で行われる。
空隙率データは、水銀ポロシメトリー法によって得られる。この手法により、細孔容積(V)を細孔径(D)の関数として規定することができる。メーカーが推奨する使用説明に従って、粉末針入度計を備えたMicromeritics Autopore 9520を使用することができる。ASTM D4284-07の手順に従うことができる。
「比表面積」という用語は、Brunauer-Emmett-Teller法により窒素吸着によって決定されるBET比表面積を意味する。この方法は、定期刊行物“The Journal of the American Chemical Society,60,309(1938)”に記載された。標準ASTM D3663-03の推奨事項に従うことができる。別段の指示がない限り、所定の温度及び所定の時間の焼成は、示された時間にわたる定常温度段階での空気中の焼成に対応する。
本発明のアルミナは、一般式Al2O3で表すことができる。
アルミナは残留ナトリウムを含み得る。残留ナトリウムの含有量は、0.50重量%以下、更には0.15重量%以下であってもよい。ナトリウム含有量は、50ppm以上であってもよい。この含有量は50~900ppm、更には100~800ppmであってもよい。この含有量は、アルミナの総重量に対するNa2Oの重量として表される。したがって、残留ナトリウム含有量が0.15%のアルミナについては、アルミナ100gあたり0.15gのNa2Oであると考えられる。この濃度範囲内のナトリウム含有量を決定する方法は当業者に公知である。例えば、誘導結合プラズマ分光法を使用することができる。
アルミナは、残留硫酸塩を含み得る。残留硫酸塩の含有量は、1.00重量%以下、更には0.20重量%以下、或いは更には0.10重量%以下であってもよい。硫酸塩含有量は、50ppm以上であってもよい。この含有量は100~1500ppm、更には400~1000ppmであってもよい。この含有量は、アルミナの総重量に対する硫酸塩の重量として表される。したがって、残留硫酸塩含有量が0.50%のアルミナについては、アルミナ100gあたり0.50gのSO4であると考えられる。この濃度範囲内の硫酸塩含有量を決定する方法は、例えば誘導結合プラズマ分光法など当業者に公知である。微量分析法を使用することもできる。Horiba EMIA320-V2タイプの微量分析装置が使用に適している場合がある。
アルミナは、ナトリウム及び硫酸塩以外の不純物、例えば、ケイ素、チタン、又は鉄に基づく不純物も含み得る。各不純物の割合は、通常0.07重量%未満(≦0.07%)、更には0.05重量%未満(≦0.05%)である。
本発明のアルミナは、特定の多孔性によって特徴付けられる。したがって、このアルミナは、以下の2つの空隙構造のうちの少なくとも1つを有する:
・第1の構造:
- 0.60~0.85mL/g、より具体的には0.60~0.80mL/gである、5nm~100nmのサイズの細孔の範囲内の細孔容積、及び
- 0.20mL/g以下、より具体的には0.15mL/g以下、更には0.10mL/g以下、或いは更には0.05mL/g以下である、100nm~1000nmのサイズの細孔の範囲内の細孔容積、
・第2の構造:1100℃の空気中で5時間焼成後:
- 0.50~0.75mL/g、より具体的には0.50~0.70mL/gである、5nm~100nmのサイズの細孔の範囲内の細孔容積、及び
- 0.20mL/g以下、より具体的には0.15mL/g以下、更には0.10mL/g以下、或いは更には0.05mL/g以下である、100nm~1000nmのサイズの細孔の範囲内の細孔容積。
・第1の構造:
- 0.60~0.85mL/g、より具体的には0.60~0.80mL/gである、5nm~100nmのサイズの細孔の範囲内の細孔容積、及び
- 0.20mL/g以下、より具体的には0.15mL/g以下、更には0.10mL/g以下、或いは更には0.05mL/g以下である、100nm~1000nmのサイズの細孔の範囲内の細孔容積、
・第2の構造:1100℃の空気中で5時間焼成後:
- 0.50~0.75mL/g、より具体的には0.50~0.70mL/gである、5nm~100nmのサイズの細孔の範囲内の細孔容積、及び
- 0.20mL/g以下、より具体的には0.15mL/g以下、更には0.10mL/g以下、或いは更には0.05mL/g以下である、100nm~1000nmのサイズの細孔の範囲内の細孔容積。
アルミナは、以下の2つの空隙構造のうちの少なくとも1つによっても規定され得る:
・第1の構造:
- 0.60~0.85mL/gである、5nm~100nmのサイズの細孔の範囲内の細孔容積、及び
- 0.20mL/g以下である、100nm~1000nmのサイズの細孔の範囲内の細孔容積、
並びに/又は
・第2の構造:1100℃の空気中で5時間焼成後:
- 0.50~0.75mL/gである、5nm~100nmのサイズの細孔の範囲内の細孔容積、及び
- 0.20mL/g以下である、100nm~1000nmのサイズの細孔の範囲内の細孔容積。
・第1の構造:
- 0.60~0.85mL/gである、5nm~100nmのサイズの細孔の範囲内の細孔容積、及び
- 0.20mL/g以下である、100nm~1000nmのサイズの細孔の範囲内の細孔容積、
並びに/又は
・第2の構造:1100℃の空気中で5時間焼成後:
- 0.50~0.75mL/gである、5nm~100nmのサイズの細孔の範囲内の細孔容積、及び
- 0.20mL/g以下である、100nm~1000nmのサイズの細孔の範囲内の細孔容積。
本特許出願に記載のアルミナは、上記2つの構造のうちの少なくとも1つを有し得るが、両方の構造を同時に有し得ることが理解される。
更に、アルミナは高い比表面積を有し得る。これは、100~200m2/g、より具体的には150~200m2/gのBET比表面積を有し得る。この比表面積は、120m2/g以上、好ましくは140m2/g以上であってよい。この比表面積は、100~140m2/g、更には100~120m2/であってよい。
アルミナは、更に高い熱安定性を有する。これは、1200℃の空気中で5時間焼成した後に、70~100m2/gのBET比表面積を有し得る。
アルミナは、一般に、通常厳密に1.05mL/gを超える総細孔容積を有する。この総細孔容積は、有利には、少なくとも1.10mL/g、更には少なくとも1.20mL/g、或いは更に少なくとも1.30mL/g、又は少なくとも1.40mL/g、又は少なくとも1.50mL/gであってよい。この総細孔容積は、通常2.40mL/g以下である。
アルミナは、1100℃で5時間焼成した後であっても、高い総細孔容積を維持する。したがって、1100℃で5時間焼成した後、アルミナは、通常少なくとも0.90mL/gである総細孔容積を有する。この総細孔容積は、好ましくは少なくとも1.00mL/g、更には少なくとも1.10mL/g、更により有利には少なくとも1.20mL/gである。この総細孔容積は、通常1.80mL/g以下である。
アルミナが結晶性であることにも留意される。これは、X線ディフラクトグラムによって示され得る。アルミナは、デルタ相、シータ相、ガンマ相、又はこれらの相のうちの少なくとも2つの混合を含み得る。
アルミナは、0.25g/cm3~0.55g/cm3、より具体的には0.40g/cm3~0.55g/cm3のかさ密度を有し得る。アルミナ粉末のこのかさ密度は、この粉末が占める体積に対する特定の量の粉末の重量に対応する:
かさ密度(g/mL)=(粉末の質量(g))/(粉末の体積(mL))
かさ密度(g/mL)=(粉末の質量(g))/(粉末の体積(mL))
このかさ密度は、以下で説明する方法によって決定することができる。最初に、注ぎ口のない約25mLのメスシリンダーの容積を正確に決定する。これを行うために、空のメスシリンダーの重量を測定する(風袋T)。次いで、蒸留水をメスシリンダーに縁まで注ぐが、縁を超えないようにする(メニスカスなし)。蒸留水で満たしたメスシリンダーを秤量する(M)。その結果、メスシリンダーに入っている水の質量は以下の通りである:
E=M-T
E=M-T
メスシリンダーの校正された体積は、Vメスシリンダー=E/(測定温度での水の密度)に等しい。水の密度は、例えば20℃の測定温度で0.99983g/mLに等しい。
アルミナ粉末は、シリンダーの縁に到達するまで、漏斗を使用して空の乾いたメスシリンダーの中に注意深く注ぎ入れる。スパチュラを使用して、余分な粉末を平らにする。充填中に粉末を圧縮したり、突き固めたりしてはならない。その後、粉末を含むメスシリンダーを秤量する。
かさ密度(g/mL)=(アルミナ粉末を含むメスシリンダーの質量-風袋T(g))/(Vメスシリンダー(mL))
かさ密度(g/mL)=(アルミナ粉末を含むメスシリンダーの質量-風袋T(g))/(Vメスシリンダー(mL))
アルミナは、2.0μm~80.0μmのD50を有し得る。これは、150.0μm以下、より具体的には100.0μm以下のD90を有し得る。これは、1.0μm以上のD10を有し得る。
第1の実施形態
第1の実施形態によれば、アルミナは、2.0~15.0μm、更には4.0~12.0μmのD50を有する。D90は、20.0μm~60.0μm、更には25.0μm~50.0μmであってよい。
第1の実施形態によれば、アルミナは、2.0~15.0μm、更には4.0~12.0μmのD50を有する。D90は、20.0μm~60.0μm、更には25.0μm~50.0μmであってよい。
一実施形態によれば、D50が2.0~15.0μmである場合、
- かさ密度は0.25~0.40g/cm3である;
及び/又は
- 総細孔容積は1.40~2.40mL/gである。
- かさ密度は0.25~0.40g/cm3である;
及び/又は
- 総細孔容積は1.40~2.40mL/gである。
この総細孔容積は、有利には、1.50~2.40mL/gであってよい。
第2の実施形態
第2の実施形態によれば、アルミナは、15.0~80.0μm、更には20.0~60.0μmのD50を有する。D90は、40.0μm~150.0μm、更には50.0μm~100.0μmであってよい。
第2の実施形態によれば、アルミナは、15.0~80.0μm、更には20.0~60.0μmのD50を有する。D90は、40.0μm~150.0μm、更には50.0μm~100.0μmであってよい。
第2の実施形態によれば、D50が15.0~80.0μmである場合、
- かさ密度は0.4~0.55g/cm3である;
及び/又は
- 総細孔容積は1.05(この値は除外される)~1.80mL/gである。
- かさ密度は0.4~0.55g/cm3である;
及び/又は
- 総細孔容積は1.05(この値は除外される)~1.80mL/gである。
この総細孔容積は、より有利には、1.20~1.80mL/gであってよい。
特定のアルミナ
本発明のアルミナは、より具体的には、以下の2つの空隙構造のうちの少なくとも1つを有し得る:
・第1の構造:
- 0.60~0.85mL/g、より具体的には0.60~0.80mL/gである、5nm~100nmのサイズの細孔の範囲内の細孔容積、及び
- 0.05mL/g以下である、100nm~1000nmのサイズの細孔の範囲内の細孔容積、
並びに/又は
・第2の構造:1100℃の空気中で5時間焼成後:
- 0.50~0.75mL/g、より具体的には0.50~0.70mL/gである、5nm~100nmのサイズの細孔の範囲内の細孔容積、及び
- 0.05mL/g以下である、100nm~1000nmのサイズの細孔の範囲内の細孔容積。
本発明のアルミナは、より具体的には、以下の2つの空隙構造のうちの少なくとも1つを有し得る:
・第1の構造:
- 0.60~0.85mL/g、より具体的には0.60~0.80mL/gである、5nm~100nmのサイズの細孔の範囲内の細孔容積、及び
- 0.05mL/g以下である、100nm~1000nmのサイズの細孔の範囲内の細孔容積、
並びに/又は
・第2の構造:1100℃の空気中で5時間焼成後:
- 0.50~0.75mL/g、より具体的には0.50~0.70mL/gである、5nm~100nmのサイズの細孔の範囲内の細孔容積、及び
- 0.05mL/g以下である、100nm~1000nmのサイズの細孔の範囲内の細孔容積。
前述したように、この特定のアルミナは、上記の2つの構造のうちの少なくとも1つを有し得るが、両方の構造を同時に有し得ることが理解される。
これは、以下の特徴も有し得る。
- 150~200m2/gのBET比表面積;及び
1100℃の空気中で5時間焼成した後に70~100m2/gのBET比表面積;及び
- 0.40g/cm3~0.55g/cm3のかさ密度;及び
- 15.0μm~80.0μmのD50;及び
- 40.0μm~150.0μmのD90。
- 150~200m2/gのBET比表面積;及び
1100℃の空気中で5時間焼成した後に70~100m2/gのBET比表面積;及び
- 0.40g/cm3~0.55g/cm3のかさ密度;及び
- 15.0μm~80.0μmのD50;及び
- 40.0μm~150.0μmのD90。
更に、この特定のアルミナは、上述した総細孔容積の特徴も有し得る。したがって、これは、一般に、通常厳密に1.05mL/gよりも大きい総細孔容積を有する。この総細孔容積は、有利には、少なくとも1.10mL/g、更には少なくとも1.20mL/g、或いは更には1.30mL/g、又は少なくとも1.40mL/g、又は少なくとも1.50mL/gであってよい。この総細孔容積は、通常2.40mL/g以下である。
この特定のアルミナは、1100℃で5時間焼成した後であっても高い総細孔容積を維持する。したがって、1100℃で5時間焼成した後、アルミナは、通常少なくとも0.90mL/gの総細孔容積を有する。この総細孔容積は、好ましくは少なくとも1.00mL/g、更には少なくとも1.10mL/g、或いは更により有利には少なくとも1.20mL/gである。この総細孔容積は、通常1.80mL/g以下である。
この特定のアルミナについてのナトリウム及び硫酸塩の含有量は前述した通りである。
アルミナの使用
本発明のアルミナは、ガソリン又はディーゼルの熱機関の排気ガスの汚染防止触媒作用の分野で使用することができる。本発明のアルミナと、セリウム及び任意選択的なセリウム以外の少なくとも1種の希土類金属に基づく少なくとも1種の酸化物とを含む、触媒組成物が、この分野で使用される。この酸化物は、例えば、セリウム酸化物(通常式CeO2によって表される)であっても、セリウムとジルコニウムと任意選択的なセリウム以外の少なくとも1種の希土類金属とに基づく混合酸化物であってもよい。セリウム以外の希土類金属は、イットリウム、プラセオジム、ネオジムによって形成される群から選択することができる。
本発明のアルミナは、ガソリン又はディーゼルの熱機関の排気ガスの汚染防止触媒作用の分野で使用することができる。本発明のアルミナと、セリウム及び任意選択的なセリウム以外の少なくとも1種の希土類金属に基づく少なくとも1種の酸化物とを含む、触媒組成物が、この分野で使用される。この酸化物は、例えば、セリウム酸化物(通常式CeO2によって表される)であっても、セリウムとジルコニウムと任意選択的なセリウム以外の少なくとも1種の希土類金属とに基づく混合酸化物であってもよい。セリウム以外の希土類金属は、イットリウム、プラセオジム、ネオジムによって形成される群から選択することができる。
調製方法
本発明は、以下の工程を含む、アルミナ、特に前述したアルミナ、又は請求項1~39のいずれか一項に記載のアルミナの調製方法にも関する:
(a)pHが0.5~4.0、更には0.5~3.5である酸性水溶液を最初に含むタンクの中に:
(a1)- 反応混合物のpHが8.0~10.0、更には8.5~9.5になるまで、アルミン酸ナトリウムの水溶液;
(a2)- 又は、同時に、反応混合物のpHが6.5~10、更には7.0~8.0、又は8.5~9.5になるまで、(i)硫酸アルミニウムの水溶液及び(ii)アルミン酸ナトリウムの水溶液;
を撹拌しながら導入し、工程(a)の終わりに、反応混合物のアルミニウム濃度を0.50重量%~3.0重量%にする工程;
(b)続いて、硫酸アルミニウムの水溶液とアルミン酸ナトリウムの水溶液を同時に導入する工程であって、その導入速度が、反応混合物の平均pHが工程(a)で目標とされたpH範囲内に維持されるような速度である工程;
(工程(a)及び(b)の反応混合物の温度は少なくとも60℃である)
(c)工程(b)の終了時に、反応混合物のpHを任意選択的に7.5~10.5、又は8.0~9.0、又は9.0~10.0の値に調整する工程;
(d)その後反応混合物を濾過し、回収された固体を洗浄する工程;
(e)工程(d)の終了時に回収された固体の水中分散液に対して、分散液の粒子サイズを小さくするために機械的処理又は超音波処理を行う工程;
(f)工程(e)の終了時に得られた分散液を乾燥させる工程;
(g)その後、工程(f)から得られた固体を空気中で焼成する工程。
本発明は、以下の工程を含む、アルミナ、特に前述したアルミナ、又は請求項1~39のいずれか一項に記載のアルミナの調製方法にも関する:
(a)pHが0.5~4.0、更には0.5~3.5である酸性水溶液を最初に含むタンクの中に:
(a1)- 反応混合物のpHが8.0~10.0、更には8.5~9.5になるまで、アルミン酸ナトリウムの水溶液;
(a2)- 又は、同時に、反応混合物のpHが6.5~10、更には7.0~8.0、又は8.5~9.5になるまで、(i)硫酸アルミニウムの水溶液及び(ii)アルミン酸ナトリウムの水溶液;
を撹拌しながら導入し、工程(a)の終わりに、反応混合物のアルミニウム濃度を0.50重量%~3.0重量%にする工程;
(b)続いて、硫酸アルミニウムの水溶液とアルミン酸ナトリウムの水溶液を同時に導入する工程であって、その導入速度が、反応混合物の平均pHが工程(a)で目標とされたpH範囲内に維持されるような速度である工程;
(工程(a)及び(b)の反応混合物の温度は少なくとも60℃である)
(c)工程(b)の終了時に、反応混合物のpHを任意選択的に7.5~10.5、又は8.0~9.0、又は9.0~10.0の値に調整する工程;
(d)その後反応混合物を濾過し、回収された固体を洗浄する工程;
(e)工程(d)の終了時に回収された固体の水中分散液に対して、分散液の粒子サイズを小さくするために機械的処理又は超音波処理を行う工程;
(f)工程(e)の終了時に得られた分散液を乾燥させる工程;
(g)その後、工程(f)から得られた固体を空気中で焼成する工程。
工程(a)
工程(a)では、pHが0.5~4.0、更には0.5~3.5である酸性水溶液を最初に含むタンクの中に:
(a1)- 反応混合物のpHが8.0~10.0、又は8.5~9.5になるまで、アルミン酸ナトリウムの水溶液;
(a2)- 又は、同時に、反応混合物のpHが6.5~10.0、更には7.0~8.0、又は8.5~9.5になるまで、(i)硫酸アルミニウムの水溶液及び(ii)アルミン酸ナトリウムの水溶液;
が撹拌されながら導入され、
その結果、工程(a)の終わりに、反応混合物のアルミニウム濃度は0.50重量%~3.0重量%にされる。
工程(a)では、pHが0.5~4.0、更には0.5~3.5である酸性水溶液を最初に含むタンクの中に:
(a1)- 反応混合物のpHが8.0~10.0、又は8.5~9.5になるまで、アルミン酸ナトリウムの水溶液;
(a2)- 又は、同時に、反応混合物のpHが6.5~10.0、更には7.0~8.0、又は8.5~9.5になるまで、(i)硫酸アルミニウムの水溶液及び(ii)アルミン酸ナトリウムの水溶液;
が撹拌されながら導入され、
その結果、工程(a)の終わりに、反応混合物のアルミニウム濃度は0.50重量%~3.0重量%にされる。
タンクの中に最初に含まれている酸性水溶液のpHは、0.5~4.0、更には0.5~3.5である。この溶液は、鉱酸、例えば硫酸、塩酸、又は硝酸の希薄水溶液から構成することができる。
酸性水溶液は、アルミニウムの硝酸塩、塩化物、又は硫酸塩などの酸性アルミニウム塩の水溶液から構成されていてもよい。好ましくは、この溶液のアルミニウム濃度は、0.01重量%~2.0重量%、更には0.01重量%~1.0重量%、或いは更には0.10重量%~1.0重量%である。好ましくは、酸性水溶液は硫酸アルミニウムの水溶液である。この溶液は、硫酸アルミニウムを水に溶解するか、予め形成された水溶液を水で希釈することによって調製される。硫酸アルミニウムの存在によって得られる水溶液のpHは、通常0.5~4.0、更には0.5~3.5である。
工程(a)は、2つの実施形態(a1)又は(a2)に従って行われる。実施形態(a1)によれば、アルミン酸ナトリウムの水溶液が撹拌しながら導入される。実施形態(a2)によれば、(i)硫酸アルミニウムの水溶液、及び(ii)アルミン酸ナトリウムの水溶液、が撹拌と同時に導入される。
好ましくは、アルミン酸ナトリウムの水溶液は、析出したアルミナを含まない。アルミン酸ナトリウムは、好ましくは、1.20以上、例えば1.20~1.40のNa2O/Al2O3比を有する。
アルミン酸ナトリウムの水溶液は、15.0重量%~35.0重量%、より具体的には15.0重量%~30.0重量%、更には20.0重量%~30.0重量%のアルミニウム濃度を有し得る。硫酸アルミニウムの水溶液は、1.0重量%~15.0重量%、より具体的には5.0重量%~10.0重量%のアルミニウム濃度を有し得る。
工程(a)の終了時、反応混合物のアルミニウム濃度は0.50重量%~3.0重量%である。
この工程(a)では、溶液の導入時間は通常2分~30分である。
工程(a)において、アルミン酸ナトリウムの水溶液の導入は、反応混合物のpHを上げる効果を有する。
特に実施形態(a1)では、アルミン酸ナトリウムの水溶液は、例えば少なくとも1本の導入カニューレから、反応媒体に直接導入することができる。特に実施形態(a2)では、2つの溶液は、例えば少なくとも2本の導入カニューレから、反応媒体に直接導入することができる。これらの2つの実施形態(a1)及び(a2)では、導入された溶液を反応混合物の中に効率的に混合するために、溶液は、好ましくは、反応器の十分に撹拌されたゾーン、例えば撹拌ローターに近いゾーンに導入される。実施形態(a2)では、溶液が少なくとも2本の導入カニューレから導入される場合、2つの溶液が反応混合物に導入される注入場所は、溶液が前記混合物中で効率的に希釈されるように分配される。したがって、例えば、反応混合物への溶液の注入場所が正反対になるように、2本のカニューレをタンク内に配置することができる。
工程(b)
工程(b)では、硫酸アルミニウムの水溶液とアルミン酸ナトリウムの水溶液が同時に導入され、この溶液の導入速度は、反応混合物の平均pHを工程(a)で目標としたpH範囲内に維持するように調節される。したがって、平均pHの目標値は、
- 工程(a)で実施形態(a1)に従った場合は、8.0~10.0、更には8.5~9.5;又は
- 工程(a)で実施形態(a2)に従った場合は、6.5~10.0、更には7.0~8.0又は8.5~9.5;
である。
工程(b)では、硫酸アルミニウムの水溶液とアルミン酸ナトリウムの水溶液が同時に導入され、この溶液の導入速度は、反応混合物の平均pHを工程(a)で目標としたpH範囲内に維持するように調節される。したがって、平均pHの目標値は、
- 工程(a)で実施形態(a1)に従った場合は、8.0~10.0、更には8.5~9.5;又は
- 工程(a)で実施形態(a2)に従った場合は、6.5~10.0、更には7.0~8.0又は8.5~9.5;
である。
「平均pH」という用語は、工程(b)の間に連続的に記録される反応混合物のpH値の算術平均を意味する。
好ましくは、アルミン酸ナトリウムの水溶液は、反応混合物の平均pHが目標値に等しくなるように調節される流量で、硫酸アルミニウムの水溶液と同時に導入される。pHを調節するのに役立つアルミン酸ナトリウムの水溶液の流量は、工程(b)の過程で変動し得る。
2つの溶液の導入時間は、10分~2時間、更には30分~90分であってよい。溶液又は2つの溶液の導入の流量は一定であってよい。
工程(a)及び(b)の反応混合物の温度は少なくとも60℃である必要がある。この温度は60℃~95℃であってよい。このようにするために、工程(a)でタンクに最初に含まれていた溶液は、溶液の導入を開始する前に予熱することができる。工程(a)及び(b)でタンクに導入される溶液は、予め予熱することもできる。
工程(c)
工程(c)において、反応混合物のpHは、塩基性又は酸性水溶液を添加することにより、任意選択的に7.5~10.5、更には8.0~9.0又は9.0~10.0の値に調整される。
工程(c)において、反応混合物のpHは、塩基性又は酸性水溶液を添加することにより、任意選択的に7.5~10.5、更には8.0~9.0又は9.0~10.0の値に調整される。
pHを調整するために使用され得る酸性水溶液は、鉱酸、例えば硫酸、塩酸、又は硝酸の水溶液から構成することができる。酸性水溶液は、アルミニウムの硝酸塩、塩化物、又は硫酸塩などの酸性アルミニウム塩の水溶液から構成されていてもよい。
pHを調整するために使用され得る塩基性水溶液は、無機塩基、例えば水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、又はアンモニア水溶液から構成することができる。塩基性水溶液は、アルミン酸ナトリウムなどの塩基性アルミニウム塩の水溶液から構成されていてもよい。アルミン酸ナトリウムの水溶液が好ましく使用される。
好ましくは、pHは、以下を停止することによって調整される:
(c1)- 硫酸塩水溶液の導入及びアルミン酸ナトリウムの水溶液の導入を、目標pHに到達するまで継続すること;或いは
(c2)- アルミン酸ナトリウム水溶液の導入と硫酸アルミニウム水溶液の導入を、目標pHに到達するまで継続すること。
(c1)- 硫酸塩水溶液の導入及びアルミン酸ナトリウムの水溶液の導入を、目標pHに到達するまで継続すること;或いは
(c2)- アルミン酸ナトリウム水溶液の導入と硫酸アルミニウム水溶液の導入を、目標pHに到達するまで継続すること。
一実施形態によれば、硫酸アルミニウムの水溶液の導入が停止され、アルミン酸ナトリウムの水溶液の導入は、8.0~10.5、好ましくは9.0~10.0の目標pHに到達するまで継続される。工程(c)の継続時間は可変であってよい。この継続時間は5分~30時間であってよい。
工程(d)
工程(d)では、反応混合物が濾過される。反応混合物は通常スラリーの形態である。フィルター上に回収された固体は水で洗浄されてもよい。これを行うために、少なくとも50℃の温度を有する温水を使用することができる。
工程(d)では、反応混合物が濾過される。反応混合物は通常スラリーの形態である。フィルター上に回収された固体は水で洗浄されてもよい。これを行うために、少なくとも50℃の温度を有する温水を使用することができる。
工程(e)
工程(e)では、工程(d)の終了時に回収された固体の水中の分散液は、分散液の粒子サイズを小さくするために、機械的処理又は超音波処理を受ける。粉砕前のこの分散液のpHは、任意選択的に5.0~8.0に調整することができる。これを行うために、例えば硝酸溶液を使用することができる。
工程(e)では、工程(d)の終了時に回収された固体の水中の分散液は、分散液の粒子サイズを小さくするために、機械的処理又は超音波処理を受ける。粉砕前のこの分散液のpHは、任意選択的に5.0~8.0に調整することができる。これを行うために、例えば硝酸溶液を使用することができる。
機械的処理又は超音波処理前の分散液の粒子のD50は、通常10.0μm~40.0μm、更には10.0μm~30.0μmである。機械的処理又は超音波処理後の固体の粒子のD50は、好ましくは、1.0μm~15.0μm、更には2.0μm~10.0μmである。
機械的処理は、粒子を分割するために分散液に機械的応力又は剪断力を加えることからなる。機械的処理は、例えば、ボールミル、高圧ホモジナイザー、又はローターとステーターとを含む粉砕系などにより行うことができる。実験室スケールでは、Microcer又はLabstar Zetaボールミルを使用することができ、これらは共にNetzsch社から販売されている(詳細については、https://www.netzsch-grinding.com/fr/produits-solutions/broyage-humide/broyeurs-de-laboratoire-serie-mini/を参照のこと)。実施例に記載されている粉砕系を使用することができる。ボールミルについては、例えば、イットリウムで安定化された酸化ジルコニウムビーズを使用することができる。例えばZetaBeads Plus0.2mmボールを使用することができる。
超音波処理は、少なくとも一部には、分散液に音波を照射することからなる。液体媒体を通って伝播する音波は、キャビテーション現象を誘発し、これによって粒子を分割することができる。実験室スケールでは、13mmのプローブを備えたSonics Vibracell VC750ジェネレーターを備えた超音波システムを使用することができる。継続時間と供給される電力は、目標のD50を達成するように調整される。
機械的処理又は超音波処理は、バッチモードで又は連続的に行うことができる。
工程(f):
工程(f)において、工程(e)からの分散液は、好ましくは噴霧によって乾燥される。
工程(f)において、工程(e)からの分散液は、好ましくは噴霧によって乾燥される。
噴霧乾燥は、制御された粒子サイズ分布を有する粒子を与えるという利点を有する。この乾燥方法は、優れた生産効率も提供する。これは、チャンバー内を循環する高温ガスの流れ(例えば熱風の流れ)内の液滴のミストとして分散液を噴霧することからなる。噴霧の品質は、液滴のサイズ分布を制御し、その結果、乾燥粒子のサイズ分布を制御する。噴霧は、それ自体公知の任意の噴霧装置を使用して行うことができる。噴霧装置には、タービンとノズルの2つの主なタイプが存在する。本方法において実施され得る様々な噴霧技術に関して、「Spray-Drying」という表題のMastersによる標準マニュアル(second edition,1976,published by George Godwin,London)を特に参照することができる。当業者が変更することができる運転パラメータは、特に、噴霧装置に入る分散液の流量及び温度;高温ガスの流量、圧力、湿度、及び温度である。ガスの入口温度は通常100℃~800℃である。ガスの出口温度は通常80℃~150℃である。
工程(g)の終了時に回収される粉末のD50は、通常2.0μm~80.0μmである。このサイズは、噴霧装置を出る液滴のサイズ分布に関連する。噴霧器の蒸発能力は、通常チャンバーのサイズに関連する。したがって、実験室スケール(Buechi B290)では、D50は2.0~15.0μmであってよい。より大きなスケールでは、D50は15.0~80.0μmであってよい。
工程(g)
工程(g)では、工程(f)から得られた固体が、空気中で焼成される。焼成温度は通常500℃~1000℃、より具体的には800℃~1000℃である。焼成時間は通常1時間~10時間である。実施例に示されている焼成条件を使用することができる。
工程(g)では、工程(f)から得られた固体が、空気中で焼成される。焼成温度は通常500℃~1000℃、より具体的には800℃~1000℃である。焼成時間は通常1時間~10時間である。実施例に示されている焼成条件を使用することができる。
工程(e)から得られた分散液が乾燥と焼成の両方を行うための熱処理を受ける同じ装置で2つの工程(f)及び(g)が行われることが想定され得る。
好ましくは、工程(g)の終了時に(すなわち焼成の終了時に)回収されるアルミナは、通常2.0μm~80.0μmのD50を有する。これは、通常150.0μm以下、より具体的には100.0μm以下のD90を有する。
第1の実施形態によれば、工程(g)の終了時に、D50は、2.0~15.0μm、更には4.0~12.0μmであってよい。D90は、20.0μm~60.0μm、更には25.0μm~50.0μmであってよい。この実施形態は、どちらかといえば工程(f)が例えばBuechi B290噴霧装置を使用して実験室スケールで行われる場合に、行うことができる。
第2の実施形態によれば、工程(g)の終了時に、D50は、15.0~80.0μm、更には20.0~60.0μmであってよい。D90は、40.0μm~150.0μm、更には50.0μm~100.0μmであってよい。この実施形態は、どちらかといえば工程(f)がより大きなスケールで行われる場合に、行うことができる。
方法は、固体の粒子サイズを調整するために、前の工程で得られた固体を粉砕する最終工程も含み得る。ナイフミル、エアジェットミル、ハンマーミル、又はボールミルを使用することができる。好ましくは、粉砕された製品は、通常2.0μm~15.0μmのD50を有する。D90は、20.0μm~60.0μm、更には25.0μm~50.0μmであってよい。
本発明のアルミナは粉末の形態である。
本発明のアルミナの調製に関する更に詳細な事項は、以下の例示的な実施例で見られるであろう。
比表面積の測定:
本説明の継続のために、用語「比表面積」は、定期刊行物「The Journal of the American Chemical Society,60,309(1938)」に記載されているBrunauer-Emmett-Teller法から確立された標準ASTM D 3663-03に従って窒素吸着によって測定されるBET比表面積を意味する。比表面積は、例えばMicromeriticsのTristar II 3020装置を使用して、メーカーが推奨する使用説明に従って自動的に決定する。サンプルは、真空下で(例えば50mmHgの圧力に到達するまで)250℃で90分間前処理する。この処理により、表面に物理吸着した揮発性化学種(例えばH2Oなど)を除去することができる。
本説明の継続のために、用語「比表面積」は、定期刊行物「The Journal of the American Chemical Society,60,309(1938)」に記載されているBrunauer-Emmett-Teller法から確立された標準ASTM D 3663-03に従って窒素吸着によって測定されるBET比表面積を意味する。比表面積は、例えばMicromeriticsのTristar II 3020装置を使用して、メーカーが推奨する使用説明に従って自動的に決定する。サンプルは、真空下で(例えば50mmHgの圧力に到達するまで)250℃で90分間前処理する。この処理により、表面に物理吸着した揮発性化学種(例えばH2Oなど)を除去することができる。
水銀による空隙率の測定
測定は水銀ポロシメトリー装置を使用して行う。この場合には、メーカーが推奨する使用説明に従って、粉末針入度計を備えたMicromeritics Autopore IV 9520装置を使用した。以下のパラメータを使用した:使用した針入度計:3.2ml(Micromeriticsのリファレンス:針入度計タイプNo.8);キャピラリー容積:0.412ml;最大圧力(「ヘッド圧力」):4.68psi;接触角:130°;水銀の表面張力:485ダイン/cm;水銀の密度:13.5335g/ml。測定の開始時に、50mmHgの減圧が5分間サンプルにかけられる。平衡時間は次の通りである: 低圧範囲(1.3~30psi):20秒-高圧範囲;(30~60000psi):20秒。測定前に、表面に物理吸着した揮発性化学種(例えばH2Oなど)を除去するために、サンプルを200℃で120分間処理する。
測定は水銀ポロシメトリー装置を使用して行う。この場合には、メーカーが推奨する使用説明に従って、粉末針入度計を備えたMicromeritics Autopore IV 9520装置を使用した。以下のパラメータを使用した:使用した針入度計:3.2ml(Micromeriticsのリファレンス:針入度計タイプNo.8);キャピラリー容積:0.412ml;最大圧力(「ヘッド圧力」):4.68psi;接触角:130°;水銀の表面張力:485ダイン/cm;水銀の密度:13.5335g/ml。測定の開始時に、50mmHgの減圧が5分間サンプルにかけられる。平衡時間は次の通りである: 低圧範囲(1.3~30psi):20秒-高圧範囲;(30~60000psi):20秒。測定前に、表面に物理吸着した揮発性化学種(例えばH2Oなど)を除去するために、サンプルを200℃で120分間処理する。
粒子サイズの測定(D10、D50、D90)
粒子サイズ測定を行うために、Malvern Mastersizer2000又は3000レーザー回折粒子サイズ分析計を使用する(この装置に関する詳細な事項は、https://www.malvernpanalytical.com/en/products/product-range/mastersizer-range/mastersizer-3000に記載されている)。使用されるレーザー回折技術は、分散粒子のサンプルをレーザー光線が通過する間に散乱される光の強度を測定することからなる。レーザー光線がサンプルを通過し、散乱光の強度が角度の関数として測定される。その後、ミー散乱理論を使用して粒子サイズを計算するために、回折強度が解析される。測定により、体積に基づくサイズ分布を得ることができ、そこからパラメータD10、D50、及びD90が推定される。
粒子サイズ測定を行うために、Malvern Mastersizer2000又は3000レーザー回折粒子サイズ分析計を使用する(この装置に関する詳細な事項は、https://www.malvernpanalytical.com/en/products/product-range/mastersizer-range/mastersizer-3000に記載されている)。使用されるレーザー回折技術は、分散粒子のサンプルをレーザー光線が通過する間に散乱される光の強度を測定することからなる。レーザー光線がサンプルを通過し、散乱光の強度が角度の関数として測定される。その後、ミー散乱理論を使用して粒子サイズを計算するために、回折強度が解析される。測定により、体積に基づくサイズ分布を得ることができ、そこからパラメータD10、D50、及びD90が推定される。
実施例:本発明による酸化アルミニウムの調製
傾斜ブレード撹拌ローターで撹拌されているタンクの中に157kgの脱イオン水を入れ、液体上部にpHプローブを設置し、水を85℃に加熱する。この温度は、工程(a)から(c)を通して維持される。8.3重量%のアルミナ(Al2O3)の濃度を有する13.8kgの硫酸アルミニウム溶液を、撹拌ローターに近い導入カニューレから920gの溶液/分の流量で導入する。導入完了後、原料のpHは2.6付近であり、アルミニウム濃度は0.7重量%である。その後、硫酸アルミニウム溶液の導入を停止する。
傾斜ブレード撹拌ローターで撹拌されているタンクの中に157kgの脱イオン水を入れ、液体上部にpHプローブを設置し、水を85℃に加熱する。この温度は、工程(a)から(c)を通して維持される。8.3重量%のアルミナ(Al2O3)の濃度を有する13.8kgの硫酸アルミニウム溶液を、撹拌ローターに近い導入カニューレから920gの溶液/分の流量で導入する。導入完了後、原料のpHは2.6付近であり、アルミニウム濃度は0.7重量%である。その後、硫酸アルミニウム溶液の導入を停止する。
工程(a):24.9重量%のアルミナ(Al2O3)の濃度を有しNa2O/Al2O3モル比が1.27であるアルミン酸ナトリウム溶液を、690gの溶液/分の流量で、撹拌ローター近くの2本目の導入カニューレから、9.0のpHに到達するまで導入する。その後、導入を停止する。その際、反応混合物のアルミニウム濃度は2.10%である。
工程(b)では、硫酸アルミニウム溶液の導入が570gの溶液/分の流量で再び開始され、アルミン酸ナトリウム溶液は、9.0の値でpHを維持するように調整された流量で撹拌されている反応器に同時に導入される。この工程を45分間継続する。
工程(c)では、硫酸アルミニウム溶液の導入を停止し、アルミン酸ナトリウム溶液の添加を、pH9.5に到達するまで320gの溶液/分の流量で継続する。アルミン酸ナトリウム溶液の添加を停止する。
工程(d)では、反応スラリーを真空フィルターに注ぐ。濾過完了後、ケーキを65℃の脱イオン水で洗浄する。
工程(e)では、ケーキを脱イオン水中に再分散させて、10重量%の領域の濃度の酸化物(Al2O3)を有する分散液を得る。69重量%の濃度の硝酸溶液を懸濁液に添加して、6付近のpHを得る。懸濁液を、メーカーNetzschのLME20ブランドのボールミルに通す。ミルの運転条件は、3.5ミクロンのD50が得られるように調整する。
工程(f)では、工程(e)から得られた懸濁液を噴霧して、ランタンがドープされた乾燥した水酸化アルミニウム粉末を得る。
工程(g)では、噴霧された粉末を940℃で2時間焼成する(3℃/分の温度上昇割合)。この焼成中に観察された質量の減少は26.9%である。
結果として以下の特徴を有するアルミナが得られる。
- 比表面積:174m2/g;
- 1100℃/5hで空気中で焼成した後の比表面積;81m2/g;
- 5nm~100nmのサイズの細孔範囲の細孔容積:0.69mL/g;
- 100nm~1000nmのサイズの細孔範囲の細孔容積:0.02mL/g;
- 総細孔容積:1.51mL/g;
- 1100℃/5hで空気中で焼成した後の5nm~100nmのサイズの細孔範囲の細孔容積:0.55mL/g;
- 1100℃/5hで空気中で焼成した後の100nm~1000nmのサイズの細孔範囲の細孔容積:0.01mL/g;
- 1100℃/5hで空気中で焼成した後の総細孔容積:1.15mL/g。
- 比表面積:174m2/g;
- 1100℃/5hで空気中で焼成した後の比表面積;81m2/g;
- 5nm~100nmのサイズの細孔範囲の細孔容積:0.69mL/g;
- 100nm~1000nmのサイズの細孔範囲の細孔容積:0.02mL/g;
- 総細孔容積:1.51mL/g;
- 1100℃/5hで空気中で焼成した後の5nm~100nmのサイズの細孔範囲の細孔容積:0.55mL/g;
- 1100℃/5hで空気中で焼成した後の100nm~1000nmのサイズの細孔範囲の細孔容積:0.01mL/g;
- 1100℃/5hで空気中で焼成した後の総細孔容積:1.15mL/g。
Claims (51)
- 以下の2つの空隙構造:
・第1の構造:
- 0.60~0.85mL/gである、5nm~100nmのサイズの細孔の範囲内の細孔容積、及び
- 0.20mL/g以下である、100nm~1000nmのサイズの細孔の範囲内の細孔容積、
並びに/又は
・第2の構造:1100℃の空気中で5時間焼成後:
- 0.50~0.75mL/gである、5nm~100nmのサイズの細孔の範囲内の細孔容積、及び
- 0.20mL/g以下である、100nm~1000nmのサイズの細孔の範囲内の細孔容積、
のうちの少なくとも1つによって特徴付けられ、これらの細孔容積が水銀ポロシメトリー法により決定される、アルミナ。 - 前記第1の構造について、5nm~100nmのサイズの細孔の範囲における前記細孔容積が0.60~0.80mL/gであることを特徴とする、請求項1に記載のアルミナ。
- 前記第2の構造について、5nm~100nmのサイズの細孔の範囲における前記細孔容積が0.50~0.70mL/gであることを特徴とする、請求項1又は2に記載のアルミナ。
- 前記第1の構造について、100nm~1000nmのサイズの細孔の範囲における前記細孔容積が0.15mL/g以下、更には0.10mL/g以下、或いは更には0.05mL/g以下であることを特徴とする、請求項1~3のいずれか一項に記載のアルミナ。
- 前記第2の構造について、100nm~1000nmのサイズの細孔の範囲における前記細孔容積が0.15mL/g以下、更には0.10mL/g以下、或いは更には0.05mL/g以下であることを特徴とする、請求項1~4のいずれか一項に記載のアルミナ。
- 100~200m2/g、より具体的には150~200m2/gのBET比表面積を有する、請求項1~5のいずれか一項に記載のアルミナ。
- 120m2/g以上のBET比表面積を有する、請求項1~6のいずれか一項に記載のアルミナ。
- 140m2/g以上のBET比表面積を有する、請求項1~7のいずれか一項に記載のアルミナ。
- 空気中で1100℃で5時間焼成した後に、70~100m2/gのBET比表面積を有する、請求項1~8のいずれか一項に記載のアルミナ。
- 0.25g/cm3~0.55g/cm3、より具体的には0.40g/cm3~0.55g/cm3のかさ密度を有する、請求項1~9のいずれか一項に記載のアルミナ。
- 水銀ポロシメトリー法を使用して決定される総細孔容積が厳密に1.05mL/gよりも大きい、請求項1~10のいずれか一項に記載のアルミナ。
- 水銀ポロシメトリー法を使用して決定される総細孔容積が少なくとも1.10mL/gである、請求項1~11のいずれか一項に記載のアルミナ。
- 水銀ポロシメトリー法を使用して決定される総細孔容積が少なくとも1.20mL/gである、請求項1~12のいずれか一項に記載のアルミナ。
- 水銀ポロシメトリー法を使用して決定される総細孔容積が2.40mL/g以下である、請求項1~13のいずれか一項に記載のアルミナ。
- 1100℃で5時間焼成した後に、水銀ポロシメトリー法を使用して決定される総細孔容積が少なくとも0.90mL/gである、請求項1~14のいずれか一項に記載のアルミナ。
- 1100℃で5時間焼成した後に、水銀ポロシメトリー法を使用して決定される総細孔容積が少なくとも1.10mL/gである、請求項1~15のいずれか一項に記載のアルミナ。
- 1100℃で5時間焼成した後に、水銀ポロシメトリー法を使用して決定される総細孔容積が少なくとも1.20mL/gである、請求項1~16のいずれか一項に記載のアルミナ。
- 1100℃で5時間焼成した後に、水銀ポロシメトリー法を使用して決定される総細孔容積が1.80mL/g以下である、請求項1~17のいずれか一項に記載のアルミナ。
- 前記第1の構造について、100nm~1000nmのサイズの細孔の範囲における細孔容積が0.05mL/g以下であることを特徴とする、請求項1~18のいずれか一項に記載のアルミナ。
- 前記第2の構造について、1100℃の空気中で5時間焼成した後に決定される100nm~1000nmのサイズの細孔の範囲における細孔容積が0.05mL/g以下であることを特徴とする、請求項1~19のいずれか一項に記載のアルミナ。
- レーザー粒子サイズ分析計によって得られる粒子サイズの体積分布のメジアン値を表すD50が2.0μm~80.0μmであることを特徴とする、請求項1~20のいずれか一項に記載のアルミナ。
- 150.0μm以下、より具体的には100.0μm以下のD90を特徴とし、D90は粒子の90%がD90未満のサイズを有するサイズを表し、D90はレーザー粒子サイズ分析計によって得られる粒子サイズの体積分布から決定される、請求項1~21のいずれか一項に記載のアルミナ。
- 15.0~80.0μm、更には20.0~60.0μmであるD50を特徴とする、請求項21に記載のアルミナ。
- 40.0μm~150.0μm、更には50.0μm~100.0μmのD90を特徴とし、D90は粒子の90%がD90未満のサイズを有するサイズを表し、D90はレーザー粒子サイズ分析計によって得られる粒子サイズの体積分布から決定される、請求項23に記載のアルミナ。
- 0.40~0.55g/cm3のかさ密度を特徴とする、請求項23又は24に記載のアルミナ。
- 1.05(この値は除外される)~1.80mL/gの総細孔容積を特徴とする、請求項23~25のいずれか一項に記載のアルミナ。
- 1.20~1.80mL/gの総細孔容積を特徴とする、請求項26に記載のアルミナ。
- 2.0~15.0μm、更には4.0~12.0μmのD50を特徴とする、請求項21に記載のアルミナ。
- 20.0μm~60.0μm、更には25.0μm~50.0μmのD90を特徴とし、D90は粒子の90%がD90未満のサイズを有するサイズを表し、D90はレーザー粒子サイズ分析計によって得られる粒子サイズの体積分布から決定される、請求項28に記載のアルミナ。
- 0.25~0.40g/cm3のかさ密度を特徴とする、請求項28又は29に記載のアルミナ。
- 1.40~2.40mL/gの総細孔容積を特徴とする、請求項28~30のいずれか一項に記載のアルミナ。
- 1.50~2.40mL/gの総細孔容積を特徴とする、請求項31に記載のアルミナ。
- ナトリウム含有量が0.50重量%以下、更には0.15重量%以下であり、このナトリウム含有量が、前記アルミナの総重量に対するNa2Oの重量として表される、請求項1~32のいずれか一項に記載のアルミナ。
- ナトリウム含有量が50ppm以上であり、このナトリウム含有量が、前記アルミナの総重量に対するNa2Oの重量として表される、請求項1~33のいずれか一項に記載のアルミナ。
- ナトリウム含有量が50~900ppm、更には100~800ppmであり、このナトリウム含有量が、前記アルミナの総重量に対するNa2Oの重量として表される、請求項1~34のいずれか一項に記載のアルミナ。
- 硫酸塩含有量が1.00重量%以下、更には0.20重量%以下、或いは更には0.10%以下であり、この硫酸塩含有量が、前記アルミナの総重量に対するSO4の重量として表される、請求項1~35のいずれか一項に記載のアルミナ。
- 硫酸塩含有量が50ppm以上であり、この硫酸塩含有量が、前記アルミナの総重量に対するSO4の重量として表される、請求項1~36のいずれか一項に記載のアルミナ。
- 硫酸塩含有量が100~1500ppm、更には400~1000ppmであり、この硫酸塩含有量が、前記アルミナの総重量に対するSO4の重量として表される、請求項1~37のいずれか一項に記載のアルミナ。
- 結晶性であることを特徴とする、請求項1~38のいずれか一項に記載のアルミナ。
- 一般式Al2O3の、請求項1~39のいずれか一項に記載のアルミナ。
- 前記第1及び第2の空隙構造を有する、請求項1~40のいずれか一項に記載のアルミナ。
- 請求項1~41のいずれか一項に記載のアルミナと、セリウム及び任意選択的なセリウム以外の少なくとも1種の希土類金属に基づく少なくとも1種の酸化物とを含む、触媒組成物。
- ガソリン又はディーゼル熱機関の排気ガスの汚染防止触媒の調製における、請求項1~41のいずれか一項に記載のアルミナの使用。
- アルミナ、特に請求項1~41のいずれか1項に記載のアルミナの調製方法であって、以下の工程:
(a)pHが0.5~4.0、更には0.5~3.5である酸性水溶液を最初に含むタンクの中に:
(a1)- 反応混合物のpHが8.0~10.0、更には8.5~9.5になるまで、アルミン酸ナトリウムの水溶液;
(a2)- 又は、同時に、反応混合物のpHが6.5~10、又は更には7.0~8.0、又は8.5~9.5になるまで、(i)硫酸アルミニウムの水溶液及び(ii)アルミン酸ナトリウムの水溶液、
のいずれかが撹拌されながら導入され;
工程(a)の終わりに、前記反応混合物のアルミニウム濃度を0.50重量%~3.0重量%にする工程;
(b)続いて、硫酸アルミニウムの水溶液とアルミン酸ナトリウムの水溶液を同時に導入する工程であって、その導入速度が、前記反応混合物の平均pHが工程(a)で目標とされたpH範囲内に維持されるような速度である工程;
工程(a)及び(b)の前記反応混合物の温度は少なくとも60℃であり;
(c)工程(b)の終了時に、前記反応混合物のpHを任意選択的に7.5~10.5、又は更には8.0~9.0、又は9.0~10.0の値に調整する工程;
(d)その後反応混合物を濾過し、回収された固体を洗浄する工程;
(e)工程(d)の終了時に回収された前記固体の水中分散液に対して、前記分散液の粒子サイズを小さくするために機械的処理又は超音波処理を行う工程;
(f)工程(e)の終了時に得られた前記分散液を乾燥させる工程;
(g)その後、工程(f)から得られた固体を空気中で焼成する工程;
を含む方法。 - 前記タンクの中に最初に含まれている前記酸性水溶液が、鉱酸の水溶液又は酸性アルミニウム塩の水溶液であることを特徴とする、請求項44に記載の方法。
- 実施形態(a1)で、前記アルミン酸ナトリウムの水溶液が、特に少なくとも1本の導入カニューレから前記反応混合物に直接導入される、請求項44又は45に記載の方法。
- 実施形態(a2)で、前記2つの水溶液が、特に少なくとも2本の導入カニューレから前記反応混合物に直接導入される、請求項44~46のいずれか一項に記載の方法。
- 工程(b)で前記目標とする目標値が、
- 工程(a)で実施形態(a1)に従った場合は、8.0~10.0、又は更には8.5~9.5;又は
- 工程(a)で実施形態(a2)に従った場合は、6.5~8.5、更には7.0~8.0;
である、請求項44~47のいずれか一項に記載の方法。 - 前記機械的処理又は超音波処理前の前記分散液の前記粒子の前記D50が10.0μm~40.0μm、更には10.0μm~30.0μmである、請求項44~48のいずれか一項に記載の方法。
- 前記機械的処理又は超音波処理後の前記固体の前記粒子が、1.0μm~15.0μm、更には2.0μm~10.0μmである、請求項44~49のいずれか一項に記載の方法。
- 工程(e)の前記機械的処理が、ボールミル、高圧ホモジナイザー、又はローターとステーターとを含む粉砕系によって行われる、請求項44~50のいずれか一項に記載の方法。
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