JP7507037B2 - Alpha alumina molding and its manufacturing method - Google Patents

Alpha alumina molding and its manufacturing method Download PDF

Info

Publication number
JP7507037B2
JP7507037B2 JP2020139386A JP2020139386A JP7507037B2 JP 7507037 B2 JP7507037 B2 JP 7507037B2 JP 2020139386 A JP2020139386 A JP 2020139386A JP 2020139386 A JP2020139386 A JP 2020139386A JP 7507037 B2 JP7507037 B2 JP 7507037B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
molded body
pore volume
pore
alumina
pore diameter
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2020139386A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2022035220A (en
Inventor
勝吾 田河
和義 下村
雅浩 高瀬
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
JGC Catalysts and Chemicals Ltd
Original Assignee
JGC Catalysts and Chemicals Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by JGC Catalysts and Chemicals Ltd filed Critical JGC Catalysts and Chemicals Ltd
Priority to JP2020139386A priority Critical patent/JP7507037B2/en
Publication of JP2022035220A publication Critical patent/JP2022035220A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP7507037B2 publication Critical patent/JP7507037B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Porous Artificial Stone Or Porous Ceramic Products (AREA)
  • Compounds Of Alkaline-Earth Elements, Aluminum Or Rare-Earth Metals (AREA)

Description

本発明は、αアルミナの成型体とその製造方法に関する。 The present invention relates to a molded body of alpha alumina and a method for producing the same.

セラミックスの成型体は、絶縁体、研磨材、歯科剤、及び触媒担体等の材料として利用されている。触媒担体としてはアルミナの成型体がよく用いられる。特に、γアルミナの成型体は、比表面積、及び細孔容積が大きいため、触媒用途として好適に用いられる。また、γアルミナは、酸の量が多いため、酸の量が求められる分解反応等に用いられる。一方で、αアルミナは、酸の量が少ないため、分解反応を抑制したい場合には好適である。 Ceramic molded bodies are used as materials for insulators, abrasives, dental agents, catalyst carriers, etc. Molded bodies of alumina are often used as catalyst carriers. Molded bodies of gamma alumina in particular are suitable for use in catalysts due to their large specific surface area and pore volume. Furthermore, gamma alumina has a large amount of acid, so it is used in decomposition reactions that require a large amount of acid. On the other hand, alpha alumina has a small amount of acid, so it is suitable when it is desired to suppress decomposition reactions.

しかし、αアルミナは、γアルミナ等に比べて比表面積や細孔容積が小さいため、それらを改良する研究開発が行われている(特許文献1を参照)。特許文献1では、平均粒径の異なる二種のαアルミナ粒子を用いて成型体を調製しているため、成型体の細孔容積が高い。特許文献2では、焼失する原料を用いることにより、アルミナの成型体を焼成する際に、焼失した部分が空孔となる。そのため、アルミナの細孔容積が大きくなる。 However, alpha alumina has a smaller specific surface area and pore volume than gamma alumina and other materials, and research and development is being conducted to improve these (see Patent Document 1). In Patent Document 1, a molded body is prepared using two types of alpha alumina particles with different average particle sizes, resulting in a large pore volume for the molded body. In Patent Document 2, a raw material that burns is used, and when the alumina molded body is fired, the burned-out parts become pores. This results in a large pore volume for the alumina.

特開2018-069116号公報JP 2018-069116 A 特開2019-048741号公報JP 2019-048741 A

特許文献1では平均粒径の異なる二種のαアルミナ粒子を混合し、成型・焼成しているため、成型体の細孔容積が大きい。しかし、平均粒径の小さいαアルミナ粒子が平均粒径の大きいαアルミナ粒子の間の隙間に入るため、成型体の細孔径が小さくなりやすい。 In Patent Document 1, two types of alpha-alumina particles with different average particle sizes are mixed, molded, and fired, resulting in a molded body with a large pore volume. However, because the alpha-alumina particles with a smaller average particle size enter the gaps between the alpha-alumina particles with a larger average particle size, the pore size of the molded body tends to become smaller.

特許文献2ではカルボン酸を用いて、アルミニウムコロイドの大きさを調製している。これにより、アルミナの成型体の細孔容積が調整される。しかし、アルミニウムコロイドの大きさを調整するだけでは、成型体の細孔径が大きくならない。カルボン酸が焼失した部分は空孔となるが、成型体に大きい細孔径は形成できない。小さい細孔径しか形成されないため、触媒担体として成型体を利用した際には、大きい分子を反応させにくい。 In Patent Document 2, the size of the aluminum colloid is adjusted using carboxylic acid. This adjusts the pore volume of the alumina molded body. However, simply adjusting the size of the aluminum colloid does not increase the pore size of the molded body. The areas where the carboxylic acid is burned off become vacant, but large pores cannot be formed in the molded body. Because only small pores are formed, it is difficult to react large molecules when the molded body is used as a catalyst support.

そこで、本発明の目的は、細孔容積と細孔径が大きいαアルミナの成型体、及びその製造方法を提供することにある。 The object of the present invention is to provide a molded body of alpha alumina with a large pore volume and pore diameter, and a method for producing the same.

上述した目的を達成するために、本発明による成型体はαアルミナを80%以上含む。さらに、水銀圧入法で5000nmの細孔径から5nmの細孔径へ細孔容積を積分して得られる全細孔容積を100%としたとき、積分された細孔容積が全細孔容積の10%となる細孔径D10と積分された細孔容積が全細孔容積の90%となる細孔径D90との細孔径比D10/D90が2.0超である。さらに、細孔径D10が200nmより大きい。このようなαアルミナの成型体は0.3mL/g以上0.5mL/g以下という大きい全細孔容積を得られる。 In order to achieve the above-mentioned object, the molded body according to the present invention contains 80% or more of α-alumina. Furthermore, when the total pore volume obtained by integrating the pore volume from a pore diameter of 5000 nm to a pore diameter of 5 nm by mercury intrusion porosimetry is taken as 100%, the pore diameter ratio D10/D90 between the pore diameter D10 at which the integrated pore volume is 10% of the total pore volume and the pore diameter D90 at which the integrated pore volume is 90% of the total pore volume is more than 2.0. Furthermore, the pore diameter D10 is greater than 200 nm. Such a molded body of α-alumina can obtain a large total pore volume of 0.3 mL/g or more and 0.5 mL/g or less.

本発明によれば、細孔容積と細孔径が大きいαアルミナの成型体、及びその製造方法を提供できる。 The present invention provides a molded alpha alumina body with a large pore volume and pore diameter, and a method for producing the same.

水銀圧入法で測定された細孔径と積分された細孔容積との関係(実施例1)を示すグラフである。1 is a graph showing the relationship between pore diameter measured by mercury intrusion porosimetry and integrated pore volume (Example 1).

本発明の成型体は、細孔径比D10/D90が2.0超であり、且つ細孔径D10が200nmより大きい。そのため、成型体中で大きい細孔径が広い細孔分布で存在する。すなわち、大きさの異なる大きい空隙が成型体の内部に存在する。これにより、成型体がαアルミナを80%以上含んでも、成型体は0.3mL/g以上0.5mL/g以下という大きい全細孔容積を得られる。 The molded body of the present invention has a pore size ratio D10/D90 of more than 2.0 and a pore size D10 of more than 200 nm. Therefore, large pore sizes exist in a wide pore distribution in the molded body. In other words, large voids of different sizes exist inside the molded body. As a result, even if the molded body contains 80% or more of alpha alumina, the molded body can have a large total pore volume of 0.3 mL/g or more and 0.5 mL/g or less.

αアルミナの割合は、X線回折測定の測定結果から算出できる。成型体中のαアルミナの割合は、成型体をX線回折測定した際に得られるαアルミナ以外の結晶のピークのうち、最も高いピーク強度A、及びX線回折測定で得られるαアルミナのミラー指数(104)の強度Bで表された式B/(A+B)から得られる値を100分率で表したものである。αアルミナ以外の結晶のピークは、アルミナの結晶のピークでなくてもよい。X線回折測定は、リガク社製のMiniFlex600を用いて測定できる。測定条件は、実施例に記載する。X線回折測定の強度の計数単位は、cps(count per second)で表され、式B/(A+B)の単位は、cps/cpsで表される。
成型体は、αアルミナを80%以上含むことが必要である(単位は、cps/cpsを百分率で表した%である)。本発明によれば、成型体中のαアルミナが80%以上である場合でも、大きい全細孔容積を達成できる。成型体は、αアルミナを90%以上含むことが好ましく、95%以上含むことがより好ましく、99%以上含むことがさらに好ましい。成型体中のαアルミナの割合が高いと、成型体の酸量が少なくなる。そのため、成型体を触媒の担体に利用した際に、触媒反応で反応物が酸で分解しにくくなる。
The proportion of α-alumina can be calculated from the results of X-ray diffraction measurement. The proportion of α-alumina in the molded body is expressed as a percentage of the value obtained from the formula B/(A+B) expressed by the highest peak intensity A among the peaks of crystals other than α-alumina obtained when the molded body is subjected to X-ray diffraction measurement, and the intensity B of the Miller index (104) of α-alumina obtained by X-ray diffraction measurement. The peak of the crystals other than α-alumina does not have to be the peak of the alumina crystal. The X-ray diffraction measurement can be performed using MiniFlex600 manufactured by Rigaku Corporation. The measurement conditions are described in the Examples. The counting unit of the intensity of the X-ray diffraction measurement is expressed in cps (counts per second), and the unit of the formula B/(A+B) is expressed in cps/cps.
The molded body must contain 80% or more of alpha alumina (the unit is % expressed as a percentage of cps/cps). According to the present invention, even if the alpha alumina in the molded body is 80% or more, a large total pore volume can be achieved. The molded body preferably contains 90% or more of alpha alumina, more preferably 95% or more, and even more preferably 99% or more. If the proportion of alpha alumina in the molded body is high, the acid amount of the molded body is reduced. Therefore, when the molded body is used as a catalyst carrier, the reactants in the catalytic reaction are less likely to be decomposed by the acid.

細孔径は、水銀圧入法で測定できる。全細孔容積は、水銀圧入法で5000nmの細孔径から5nmの細孔径へ積分された細孔容積である。水銀圧入法で5000nmの細孔径から5nmの細孔径へ細孔容積を積分する際に、積分された細孔容積が全細孔容積に対して10%となる細孔径を細孔径D10とする。すなわち、5000nmの細孔径からD10の細孔径まで積分された細孔容積は全細孔容積に対して10%となる。積分された細孔容積が全細孔容積に対して90%となる細孔径を細孔径D90とする。参考に、実施例1で水銀圧入法により得られた細孔径と積分された細孔容積のグラフ、並びに細孔径D10と細孔径D90の位置を図1に示す。細孔径Dは式D=-4σcosθ/Pで表される。σは水銀の表面張力、θは水銀の接触角、Pは試料に水銀を注入する際の圧力であり、測定時の圧力Pを細孔径に換算している。水銀圧入法の測定条件は、後述する実施例に記載する。 The pore size can be measured by mercury intrusion. The total pore volume is the pore volume integrated from a pore size of 5000 nm to a pore size of 5 nm by mercury intrusion. When integrating the pore volume from a pore size of 5000 nm to a pore size of 5 nm by mercury intrusion, the pore size at which the integrated pore volume is 10% of the total pore volume is defined as pore size D10. In other words, the pore volume integrated from a pore size of 5000 nm to a pore size of D10 is 10% of the total pore volume. The pore size at which the integrated pore volume is 90% of the total pore volume is defined as pore size D90. For reference, a graph of the pore size and integrated pore volume obtained by mercury intrusion in Example 1, as well as the positions of pore size D10 and pore size D90 are shown in FIG. 1. The pore size D is expressed by the formula D=-4σcosθ/P. σ is the surface tension of mercury, θ is the contact angle of mercury, and P is the pressure when mercury is injected into the sample, and the pressure P during measurement is converted to pore size. The measurement conditions for the mercury intrusion method are described in the examples below.

細孔径D10と細孔径D90の細孔径比D10/D90は、2.0超であることが必要であるが、2.5より大きいことが好ましい。細孔径比D10/D90が2.5より大きいと、成型体の細孔容積が大きくなる。細孔径比D10/D90は、5.0より大きいことがより好ましい。これにより、成型体の比表面積が高くなる。細孔径比D10/D90は、7.0以上であることがさらに好ましい。細孔径比D10/D90は、15より低いことが好ましい。細孔径比D10/D90が15より低いと、成型体の強度が高くなる。さらに、成型体中の小さい細孔径が減るため、細孔容積が大きくなる。細孔径比D10/D90は、10より低いことが好ましい。 The pore diameter ratio D10/D90 of the pore diameter D10 to the pore diameter D90 must be greater than 2.0, but is preferably greater than 2.5. When the pore diameter ratio D10/D90 is greater than 2.5, the pore volume of the molded body is large. It is more preferable that the pore diameter ratio D10/D90 is greater than 5.0. This increases the specific surface area of the molded body. It is even more preferable that the pore diameter ratio D10/D90 is 7.0 or more. It is preferable that the pore diameter ratio D10/D90 is lower than 15. When the pore diameter ratio D10/D90 is lower than 15, the strength of the molded body is high. Furthermore, the number of small pore diameters in the molded body is reduced, so the pore volume is large. It is preferable that the pore diameter ratio D10/D90 is lower than 10.

細孔径D10は、200nmより大きいことが必要であるが、300nm以上が好ましい。成型体の細孔径比D10/D90が2.0超で、且つ細孔径D10が300nm以上だと、細孔容積が大きくなりやすい。細孔径D10は、500nm以上がより好ましく、600nm以上がさらに好ましい。細孔径D10が600nm以上で、且つ細孔径比D10/D90が5より大きいと、比表面積が高くなる。また、細孔径D10は1000nm以下が好ましい。これにより、1000nmより大きい細孔径の細孔容積が少なくなる。そのため、細孔分布が広くなる。 The pore diameter D10 must be greater than 200 nm, but is preferably 300 nm or greater. If the pore diameter ratio D10/D90 of the molded body is greater than 2.0 and the pore diameter D10 is 300 nm or greater, the pore volume tends to be large. The pore diameter D10 is more preferably 500 nm or greater, and even more preferably 600 nm or greater. If the pore diameter D10 is 600 nm or greater and the pore diameter ratio D10/D90 is greater than 5, the specific surface area becomes large. In addition, the pore diameter D10 is preferably 1000 nm or less. This reduces the pore volume of pores with diameters greater than 1000 nm. This results in a broader pore distribution.

全細孔容積に占める1000nm以下の細孔容積の割合(単位は、体積%であるが、以下、場合により「%」とする)は、95%以上100%以下であることが好ましい。この範囲にあるとき、細孔分布が広くなる。1000nm以下の細孔容積は、水銀圧入法により1000nmから細孔径5nmへ細孔容積を積分することにより得ることができる。全細孔容積に占める1000nm以下の細孔容積の割合は、1000nm以下の細孔容積を全細孔容積で除した値を100分率で表したものである。全細孔容積に占める1000nm以下の細孔容積の割合は、97%以上100%以下であることがより好ましい。この範囲にあるとき、細孔径分布が広くなる。 The ratio of the pore volume of 1000 nm or less to the total pore volume (unit: volume %, hereinafter sometimes referred to as "%") is preferably 95% or more and 100% or less. When it is in this range, the pore distribution becomes broad. The pore volume of 1000 nm or less can be obtained by integrating the pore volume from 1000 nm to a pore diameter of 5 nm using the mercury intrusion method. The ratio of the pore volume of 1000 nm or less to the total pore volume is expressed as a percentage by dividing the pore volume of 1000 nm or less by the total pore volume. It is more preferable that the ratio of the pore volume of 1000 nm or less to the total pore volume is 97% or more and 100% or less. When it is in this range, the pore size distribution becomes broad.

水銀圧入法は細孔分布測定装置(QUANTA CROME社製:PM-33GT1LP)を用いて測定できる。測定条件は実施例に記載する。 Mercury intrusion can be measured using a pore size distribution analyzer (Quanta Chrome PM-33GT1LP). Measurement conditions are described in the examples.

成型体の比表面積は、5m/g以上15m/g以下であることが好ましい。この範囲にあるとき、成型体を触媒担体として用いた場合に、触媒反応の反応速度が高くなる。成型体の比表面積は、6m/g超15m/g以下であることがより好ましく、8m/g以上15m/g以下であることがさらに好ましい。比表面積はBET吸着法で測定できる。測定条件は、後述する実施例に記載する。 The specific surface area of the molded body is preferably 5 m 2 /g or more and 15 m 2 /g or less. When the molded body is used as a catalyst carrier within this range, the reaction rate of the catalytic reaction is high. The specific surface area of the molded body is more preferably more than 6 m 2 /g and 15 m 2 /g or less, and further preferably 8 m 2 /g or more and 15 m 2 /g or less. The specific surface area can be measured by the BET adsorption method. The measurement conditions are described in the examples below.

成型体の形状は、特に制限はされないが、公知の形状を選択できる。例えば、球状、柱状又はこれらに類する形状が挙げられる。成型体の形状は、柱状又はそれに類する形状であることが好ましい。この柱状には、円柱状、三つ葉状、及び四つ葉状等の形状も含まれる。その径は0.5mm以上5mm以下の範囲にあり、その長さは、1mm以上10mm以下の範囲にあることが好ましい。成型体の大きさについても特に制限はされない。 The shape of the molded body is not particularly limited, but any known shape can be selected. Examples include a spherical shape, a cylindrical shape, or a shape similar to these. The shape of the molded body is preferably a cylindrical shape or a shape similar to these. This cylindrical shape also includes shapes such as a cylindrical shape, a trilobal shape, and a four-leaf clover shape. It is preferable that the diameter is in the range of 0.5 mm to 5 mm, and the length is in the range of 1 mm to 10 mm. There is also no particular limit to the size of the molded body.

成型体の組成は、アルミナが90%以上であることが好ましく、95%以上であることがより好ましく、98%以上であることがさらに好ましい(単位は、質量%であるが、以下、場合により「%」とする)。成型体は酸量の少ないαアルミナを80%以上含むため、アルミナの組成の割合が多い程、成型体の酸量が少なくなる。成型体の組成はPHLPIPS社製のMagiXPROにより測定できる。アルミナ以外の成分として、成型体には硫酸根やナトリウム塩、アルミナ以外の無機酸化物等が含まれていても構わない。硫酸根は、SOとして2%以下が好ましく、0.5%以下がより好ましく、0.1%以下がより好ましい。ナトリウム塩は、NaOとして0.2%以下が好ましく、0.1%以下がより好ましく、0.05%以下がさらに好ましい。硫酸根やナトリウム塩等のイオン性物質は触媒毒となる可能性があるが、アルミナの酸点を塞ぐため、少量であれば含まれていても構わない。無機酸化物は必要に応じて成型体に含まれていてもよい。 The composition of the molded body is preferably 90% or more of alumina, more preferably 95% or more, and even more preferably 98% or more (the unit is mass %, but hereinafter, it may be referred to as "%" in some cases). Since the molded body contains 80% or more of α-alumina, which has a low acid content, the higher the ratio of the alumina composition, the lower the acid content of the molded body. The composition of the molded body can be measured by MagiXPRO manufactured by PHLPIPS. As components other than alumina, the molded body may contain sulfate radicals, sodium salts, inorganic oxides other than alumina, and the like. The sulfate radicals are preferably 2% or less in terms of SO 3 , more preferably 0.5% or less, and more preferably 0.1% or less. The sodium salts are preferably 0.2% or less in terms of Na 2 O, more preferably 0.1% or less, and even more preferably 0.05% or less. Ionic substances such as sulfate radicals and sodium salts may be catalyst poisons, but they may be contained in small amounts to block the acid sites of alumina. The inorganic oxide may be contained in the molded body as required.

以下、本発明の成型体の製造方法を詳細に説明する。 The manufacturing method of the molded body of the present invention is described in detail below.

まず、二種類以上の異なる結晶構造を有するアルミニウムの水酸化物又は酸化物(以下、アルミニウムの水酸化物又は酸化物をアルミニウム組成物と称す)を混合し、アルミニウム組成物の混合物を調製する(第一工程)。アルミニウム組成物は、結晶構造が異なると、焼成時に減少する体積(収縮量)も異なる。この収縮量は焼成に伴う結晶の相変化や結晶水の減少に起因していると考えられる。収縮量が異なると、成型体の細孔径分布が広くなるため、細孔容積が大きくなる。細孔容積が大きくなる別の理由として、アルミニウム組成物の混合物では、焼成時に異なる結晶構造同士が焼結しにくいことが考えられる。成型体の内部の焼結しにくい部分でアルミニウム組成物が収縮すると、成型体内部に空隙が発生しやすくなると推察される。結果として、成型体の細孔容積が大きくなると考えられる。 First, two or more types of aluminum hydroxides or oxides having different crystal structures (hereinafter, the aluminum hydroxides or oxides are referred to as aluminum compositions) are mixed to prepare a mixture of aluminum compositions (first step). When the aluminum compositions have different crystal structures, the volume (amount of shrinkage) that decreases during firing also differs. This amount of shrinkage is thought to be due to the phase change of the crystals and the decrease in water of crystallization that accompanies firing. When the amount of shrinkage differs, the pore size distribution of the molded body becomes wider, and the pore volume increases. Another reason for the increase in pore volume is thought to be that in the mixture of aluminum compositions, different crystal structures are difficult to sinter together during firing. It is presumed that if the aluminum composition shrinks in the parts of the molded body that are difficult to sinter, voids are more likely to occur inside the molded body. As a result, the pore volume of the molded body is thought to increase.

アルミニウム組成物のうち、少なくとも一つは水酸化アルミニウムであることが好ましい。水酸化アルミニウムを第一工程で混合すると、焼成時に収縮量の大きい水酸化アルミニウムが収縮するため、成型体の細孔容積が大きくなる。第一工程では少なくとも擬ベーマイト又はベーマイトの結晶構造を有するアルミナと水酸化アルミニウムを混合することが好ましい。これにより、成型体の細孔径比D10/D90が大きくなる。第一工程で水酸化アルミニウムを添加する場合、水酸化アルミニウムはギブサイト構造であることが好ましい。成型体を製造する際には、二から三種類の異なる結晶構造を有するアルミニウム組成物を混合することが好ましい。これにより、生産性が上がる。成型体を製造する際には、二種類の異なる結晶構造を有するアルミニウム組成物を混合することがより好ましい。このとき、二種類の異なる結晶構造を有するアルミニウム組成物の結晶構造は、擬ベーマイトとギブサイト構造であることが好ましい。 At least one of the aluminum compositions is preferably aluminum hydroxide. When aluminum hydroxide is mixed in the first step, the aluminum hydroxide, which has a large amount of shrinkage during firing, shrinks, and the pore volume of the molded body becomes large. In the first step, it is preferable to mix at least pseudo-boehmite or alumina having a boehmite crystal structure with aluminum hydroxide. This increases the pore size ratio D10/D90 of the molded body. When aluminum hydroxide is added in the first step, it is preferable that the aluminum hydroxide has a gibbsite structure. When producing a molded body, it is preferable to mix aluminum compositions having two to three different crystal structures. This increases productivity. When producing a molded body, it is more preferable to mix aluminum compositions having two different crystal structures. In this case, the crystal structures of the aluminum compositions having two different crystal structures are preferably pseudo-boehmite and gibbsite structures.

アルミニウム組成物の結晶構造としては、非晶質、ギブサイト、バイヤライト、ハイドラルジライト、擬ベーマイト、ベーマイト、ノルトストランダイト、ダイアスポア、トーダイト、χアルミナ、κアルミナ、δアルミナ、ρアルミナ、ηアルミナ、θアルミナ、及びαアルミナ等が挙げられるが、これらに限定されない。アルミニウム組成物は、非晶質の水酸化アルミニウムでも構わない。アルミニウム組成物の候補としては、種々のアルミニウムの酸化物、水酸化物及び水和物の形態が挙げられる。 The crystalline structure of the aluminum composition includes, but is not limited to, amorphous, gibbsite, bayerite, hydrargillite, pseudoboehmite, boehmite, nordstrandite, diaspore, tordite, chi-alumina, kappa-alumina, delta-alumina, p-alumina, eta-alumina, theta-alumina, and alpha-alumina. The aluminum composition may be amorphous aluminum hydroxide. Candidate aluminum compositions include various oxide, hydroxide, and hydrate forms of aluminum.

アルミニウム組成物の形状は、粉体、ゲル、又はゾル等の形態を用いることができるが、特に制限はされない。二種類以上の異なる結晶構造を有するアルミニウム組成物のうち、少なくとも1つの形状はゾル又はゲルであることが好ましい。これにより、アルミニウム組成物の混合物が均一に混ざる。均一に混ざると、異なる結晶構造同士が接触しやすくなるため、焼成時に成型体内部で焼結が起こりにくくなる。そのため、細孔容積が大きくなる。 The aluminum composition may be in the form of a powder, gel, sol, or the like, but is not particularly limited. Of the aluminum compositions having two or more different crystal structures, it is preferable that at least one of them is in the form of a sol or gel. This allows the mixture of aluminum compositions to be mixed uniformly. When mixed uniformly, different crystal structures are more likely to come into contact with each other, making it difficult for sintering to occur inside the molded body during firing. This results in a larger pore volume.

第一工程で混合された混合物のうち、少なくとも1つの粒度は5μm以上30μm以下であることが好ましい。この範囲にあるとき、二種類以上のアルミニウム組成物の混合が容易である。 It is preferable that at least one of the particles in the mixture mixed in the first step has a particle size of 5 μm or more and 30 μm or less. When it is in this range, it is easy to mix two or more types of aluminum compositions.

第一工程で混合された混合物のうち、少なくとも1つがアルミニウム組成物の混合物に40重量%以上60重量%以下含まれることが好ましい。この範囲にあるとき、成型体は細孔径分布が広くなる。そのため、成型体の細孔容積が大きくなる。アルミニウム組成物の混合物には水酸化アルミニウムが40重量%以上60重量%以下含まれることが好ましい。これにより、焼成工程で、成型体内部で収縮する水酸化アルミニウムの量が多くなるため、成型体の細孔径分布が広くなる。 It is preferable that at least one of the mixtures mixed in the first step is contained in the aluminum composition mixture at 40% by weight or more and 60% by weight or less. When it is in this range, the pore size distribution of the molded body becomes wider. Therefore, the pore volume of the molded body becomes larger. It is preferable that the aluminum composition mixture contains aluminum hydroxide at 40% by weight or more and 60% by weight or less. This increases the amount of aluminum hydroxide that shrinks inside the molded body during the firing step, and therefore the pore size distribution of the molded body becomes wider.

第一工程での混合方法は特に制限されない。混合方法としては湿式法、捏和法等が挙げられる。特に、捏和で混合することが好ましい。これにより、製造工程が簡略になる。 The mixing method in the first step is not particularly limited. Examples of mixing methods include a wet method and a kneading method. In particular, mixing by kneading is preferred. This simplifies the manufacturing process.

アルミニウム組成物の混合物を調製後、この混合物を成型し、未焼成の成型体とする(第二工程)。成型方法は、特に制限されないが、公知の成型方法を用いることができる。例えば噴霧造粒、押出成型、球形整粒、打錠成型、又は押出造粒等が挙げられる。特に、押出成型が好ましい。これにより、成型体の生産性が向上する。 After preparing the mixture of aluminum compositions, the mixture is molded to form an unsintered molded body (second step). The molding method is not particularly limited, and any known molding method can be used. Examples include spray granulation, extrusion molding, spherical granulation, tablet molding, and extrusion granulation. In particular, extrusion molding is preferred. This improves the productivity of the molded body.

未焼成の成型体を調製後、未焼成の成型体を焼成し、成型体とする(第三工程)。焼成温度は、αアルミナが生成する温度であればよい。焼成温度は、1100℃以上1500℃以下であることが好ましく、1150℃以上1300℃以下であることがより好ましく、1150℃以上1250℃以下であることがさらに好ましい。焼成温度が高い程、高い結晶性を有するαアルミナとなる。焼成温度が低い程、比表面積が高くなる。特に二種類以上の異なる結晶構造を有するアルミニウム組成物を原料としているため、1150℃以上1250℃以下で焼成した場合に、比表面積が高くなりやすい。
焼成時間は、特に制限されないが、2時間以上5時間以下であることが好ましい。
After preparing the green molded body, the green molded body is fired to form a molded body (third step). The firing temperature may be any temperature at which α-alumina is produced. The firing temperature is preferably 1100°C or higher and 1500°C or lower, more preferably 1150°C or higher and 1300°C or lower, and even more preferably 1150°C or higher and 1250°C or lower. The higher the firing temperature, the higher the crystallinity of the α-alumina. The lower the firing temperature, the higher the specific surface area. In particular, since the raw material is an aluminum composition having two or more different crystal structures, the specific surface area is likely to be high when fired at 1150°C or higher and 1250°C or lower.
The firing time is not particularly limited, but is preferably from 2 hours to 5 hours.

以下に、本発明の実施例を具体的に説明する。なお、成型体の調製条件の概要について表1に記載する。
[実施例1]
<擬ベーマイト構造のゲルの調製>
容量が100Lのスチームジャケット付のタンクにAl換算濃度で5%のアルミン酸ナトリウム40kgを入れ、60℃に加温した。Al換算濃度で2.5%の硫酸アルミニウム40kgを10分かけて添加し、調合スラリーを得た。調合スラリーを脱水後、0.3重量%の炭酸水素アンモニウム水溶液で洗浄した。その後、Al換算濃度が15重量%となるようにイオン交換水で希釈してスラリー化した。15重量%のアンモニア水を添加し、pH10.3に調整後、95℃で10時間攪拌することにより、熟成スラリーを得た。熟成スラリーを脱水し、擬ベーマイト構造のゲルを得た。
Examples of the present invention will be described in detail below. Table 1 shows the outline of the preparation conditions of the molded body.
[Example 1]
<Preparation of gel with pseudo-boehmite structure>
40 kg of sodium aluminate with a concentration of 5% in terms of Al2O3 was placed in a tank with a capacity of 100 L and equipped with a steam jacket, and heated to 60°C. 40 kg of aluminum sulfate with a concentration of 2.5% in terms of Al2O3 was added over 10 minutes to obtain a mixed slurry. The mixed slurry was dehydrated and washed with a 0.3 wt% aqueous solution of ammonium hydrogen carbonate. Then, the slurry was diluted with ion -exchanged water to a concentration of 15 wt% in terms of Al2O3 to obtain a slurry. 15 wt% aqueous ammonia was added to adjust the pH to 10.3, and the mixture was stirred at 95°C for 10 hours to obtain a matured slurry. The matured slurry was dehydrated to obtain a gel with a pseudo-boehmite structure.

<成型体の調製>
アルミニウムの水酸化物又は酸化物の原料として擬ベーマイト構造のゲルとギブサイト構造である水酸化アルミニウム(日本軽金属社製:B103)をAlで換算した重量の比が1:1となるようにスチームジャケット付きの双腕式ニーダーに投入する。ニーダーで練りながら混合・加温することにより、アルミニウム組成物の混合物を得た。この混合物を押出成型機にて直径1.8mmの円柱状に成型することにより、未焼成の成型体を得た。未焼成の成型体を120℃で16時間乾燥した後、成型物の長さが4~5mmになるようにカッティングした。その後、1300℃で3時間焼成することにより、成型体を得た。
<Preparation of Molded Body>
As raw materials for aluminum hydroxide or oxide, gel with a pseudo-boehmite structure and aluminum hydroxide with a gibbsite structure (manufactured by Nippon Light Metals Co., Ltd.: B103) were charged into a twin-arm kneader equipped with a steam jacket so that the weight ratio calculated based on Al2O3 was 1:1. The mixture was mixed and heated while kneading in the kneader to obtain an aluminum composition mixture. This mixture was molded into a cylindrical shape with a diameter of 1.8 mm using an extrusion molding machine to obtain an unfired molded body. The unfired molded body was dried at 120°C for 16 hours and then cut to a length of 4 to 5 mm. It was then fired at 1300°C for 3 hours to obtain a molded body.

<測定方法>
細孔容積、細孔径、比表面積、及び結晶構造を以下の方法により測定した。これらの測定結果から、全細孔容積、1000nm以下の細孔容積の割合、細孔径D10、及び細孔径比D10/D90を算出した。これらの結果を表1に記載した。また、焼成温度についても表1に記載した。さらに、後述の実施例や比較例についても同様に測定・算出し、表1に記載した。
<Measurement method>
The pore volume, pore diameter, specific surface area, and crystal structure were measured by the following methods. From these measurement results, the total pore volume, the ratio of pore volume of 1000 nm or less, the pore diameter D10, and the pore diameter ratio D10/D90 were calculated. These results are shown in Table 1. The firing temperature is also shown in Table 1. Furthermore, the same measurements and calculations were performed for the examples and comparative examples described later, and the results are shown in Table 1.

(細孔容積と細孔径の測定)
水銀圧入法(水銀の接触角:130°、表面張力:473dyn/cm)によって細孔径5000nmから細孔径5nmまでの成型体の細孔容積を測定した。細孔径5000nmから細孔径5nmまでの細孔容積を積分し、全細孔容積を算出した。
細孔径1000nmから5nmまでの細孔容積を積分し、1000nm以下の細孔容積を算出した。その後、1000nm以下の細孔容積を全細孔容積で除することにより、1000nm以下の細孔容積の割合を算出した。
(Measurement of pore volume and pore diameter)
The pore volume of the molded body from pore diameter 5000 nm to pore diameter 5 nm was measured by mercury intrusion porosimetry (mercury contact angle: 130°, surface tension: 473 dyn/cm). The pore volume from pore diameter 5000 nm to pore diameter 5 nm was integrated to calculate the total pore volume.
The pore volume of pores with diameters from 1000 nm to 5 nm was integrated to calculate the volume of pores with diameters of 1000 nm or less, and then the ratio of the volume of pores with diameters of 1000 nm or less was calculated by dividing the volume of pores with diameters of 1000 nm or less by the total volume of pores.

積分された細孔容積が全細孔容積に対して10%となったときの細孔径D10を算出した。積分された細孔容積が全細孔容積に対して90%となったときの細孔径D90を算出した。 The pore diameter D10 was calculated when the integrated pore volume was 10% of the total pore volume. The pore diameter D90 was calculated when the integrated pore volume was 90% of the total pore volume.

(比表面積の測定)
成型体を磁性るつぼに約30mL採取し、300℃の温度で2時間加熱処理後、デシケータに入れて室温まで冷却することにより、測定用サンプルを得た。次に測定用サンプルを1g取り、全自動表面積測定装置(湯浅アイオニクス社製、マルチソーブ12型)を用いて、試料の比表面積(m/g)をBET法にて測定した。
(Measurement of specific surface area)
Approximately 30 mL of the molded body was placed in a magnetic crucible, and heat-treated at 300° C. for 2 hours, then cooled to room temperature in a desiccator to obtain a measurement sample. Next, 1 g of the measurement sample was taken and the specific surface area (m 2 /g) of the sample was measured by the BET method using a fully automatic surface area measuring device (Multisorb 12, manufactured by Yuasa Ionics Co., Ltd.).

(結晶構造の測定)
成型体を乳鉢に採取し、乳棒を用いて粉末化した。MiniFlex600(リガク社製)を用いてX線回折測定を行った(線源:Cu-Kα線、加速電圧と電流:40kと15mA、受光スリット:開放、スキャン速度:10°/min、ステップ幅:0.020°、測定範囲(2θ):15°~90°)。解析ソフトは、リガク社製PDXL Version2を用いた。成型体の結晶構造は全ての実施例と比較例でαアルミナのみであることを確認した。
(Measurement of crystal structure)
The molded body was collected in a mortar and pulverized using a pestle. X-ray diffraction measurements were performed using MiniFlex600 (manufactured by Rigaku Corporation) (ray source: Cu-Kα radiation, acceleration voltage and current: 40k and 15mA, light receiving slit: open, scan speed: 10°/min, step width: 0.020°, measurement range (2θ): 15° to 90°). Analysis software used was PDXL Version 2 manufactured by Rigaku Corporation. It was confirmed that the crystal structure of the molded body was only α-alumina in all examples and comparative examples.

[実施例2]
焼成温度を1200℃とした以外は実施例1と同様に成型体を調製した。
[Example 2]
A molded body was prepared in the same manner as in Example 1, except that the firing temperature was 1200°C.

[比較例1]
ギブサイト構造である水酸化アルミニウムを添加しないこと以外は実施例1と同様に成型物を調製した。
[Comparative Example 1]
A molding was prepared in the same manner as in Example 1, except that aluminum hydroxide having a gibbsite structure was not added.

[比較例2]
1500℃で10時間焼成した以外は比較例1と同様に成型物を調製した。
[Comparative Example 2]
A molded product was prepared in the same manner as in Comparative Example 1, except that the firing was carried out at 1500° C. for 10 hours.

Figure 0007507037000001
Figure 0007507037000001

Claims (4)

αアルミナを80%以上含む成型体であって、
水銀圧入法で5000nmの細孔径から5nmの細孔径へ細孔容積を積分して得られる全細孔容積を100%としたとき、積分された前記細孔容積が前記全細孔容積の10%となる細孔径D10と積分された前記細孔容積が前記全細孔容積の90%となる細孔径D90との細孔径比D10/D90が2.5以上であり、
前記細孔径D10が200nmより大きく、
前記全細孔容積が0.3mL/g以上0.5mL/g以下の範囲にあることを特徴とする成型体。
A molded body containing 80% or more of alpha alumina,
When a total pore volume obtained by integrating a pore volume from a pore diameter of 5,000 nm to a pore diameter of 5 nm by mercury intrusion porosimetry is taken as 100%, a pore diameter ratio D10/D90 between a pore diameter D10 at which the integrated pore volume is 10% of the total pore volume and a pore diameter D90 at which the integrated pore volume is 90% of the total pore volume is 2.5 or more ;
The pore diameter D10 is greater than 200 nm,
A molded body, characterized in that the total pore volume is in the range of 0.3 mL/g or more and 0.5 mL/g or less.
比表面積が8m/g以上15m/g以下であることを特徴とする請求項1に記載の成型体。 2. The molded body according to claim 1, which has a specific surface area of 8 m 2 /g or more and 15 m 2 /g or less. 擬ベーマイト又はベーマイトの結晶構造であるアルミナと、水酸化アルミニウムと、を混合し、アルミニウム組成物の混合物を調製する第一工程と、
前記アルミニウム組成物の混合物を成型し、未焼成の成型体とする第二工程と、
前記未焼成の成型体をαアルミナが生成する温度で焼成する第三工程と、を備え、
前記擬ベーマイト又はベーマイトの結晶構造であるアルミナと、前記水酸化アルミニウムのうち少なくとも1つの形状がゲル状であることを特徴とする成型体の製造方法。
A first step of mixing alumina having a pseudo-boehmite or boehmite crystal structure with aluminum hydroxide to prepare an aluminum composition mixture;
a second step of molding the mixture of aluminum compositions to form a green body;
and a third step of firing the green body at a temperature at which alpha alumina is produced .
A method for producing a molded body , wherein at least one of the alumina having a pseudo-boehmite or boehmite crystal structure and the aluminum hydroxide is in a gel form .
前記第三工程において、焼成温度が1150℃以上1250℃以下であることを特徴とする請求項3に記載の成型体の製造方法 The method for producing a molded body according to claim 3 , characterized in that in the third step, the firing temperature is 1150°C or higher and 1250°C or lower.
JP2020139386A 2020-08-20 2020-08-20 Alpha alumina molding and its manufacturing method Active JP7507037B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020139386A JP7507037B2 (en) 2020-08-20 2020-08-20 Alpha alumina molding and its manufacturing method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020139386A JP7507037B2 (en) 2020-08-20 2020-08-20 Alpha alumina molding and its manufacturing method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2022035220A JP2022035220A (en) 2022-03-04
JP7507037B2 true JP7507037B2 (en) 2024-06-27

Family

ID=80442966

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2020139386A Active JP7507037B2 (en) 2020-08-20 2020-08-20 Alpha alumina molding and its manufacturing method

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP7507037B2 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003048768A (en) 2001-05-31 2003-02-21 Sumitomo Chem Co Ltd METHOD FOR PRODUCING alpha-ALUMINA MOLDING, MOLDING AND CARRIER
JP2007223880A (en) 2006-02-21 2007-09-06 Sumitomo Chemical Co Ltd Process of producing alpha alumina molded product and alpha alumina molded product
JP2009504375A (en) 2005-08-10 2009-02-05 エスデー リ−ツェンスフェルヴェールトゥングスゲゼルシャフト エムベーハー ウント コー. カーゲー Method for preparing catalyst support and use of support in catalyst preparation
JP2019048741A (en) 2017-09-08 2019-03-28 一般財団法人ファインセラミックスセンター Porous alumina sintered body and production method therefor

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003048768A (en) 2001-05-31 2003-02-21 Sumitomo Chem Co Ltd METHOD FOR PRODUCING alpha-ALUMINA MOLDING, MOLDING AND CARRIER
JP2009504375A (en) 2005-08-10 2009-02-05 エスデー リ−ツェンスフェルヴェールトゥングスゲゼルシャフト エムベーハー ウント コー. カーゲー Method for preparing catalyst support and use of support in catalyst preparation
JP2007223880A (en) 2006-02-21 2007-09-06 Sumitomo Chemical Co Ltd Process of producing alpha alumina molded product and alpha alumina molded product
JP2019048741A (en) 2017-09-08 2019-03-28 一般財団法人ファインセラミックスセンター Porous alumina sintered body and production method therefor

Also Published As

Publication number Publication date
JP2022035220A (en) 2022-03-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2886725B2 (en) Method for producing colloidal boehmite
RU2259232C2 (en) Alumina composites with large pore volume and large surface area obtained from aluminum oxide trihydrate, methods from preparation thereof and use
JP5227134B2 (en) Method for producing hydrotreating catalyst
US4732741A (en) Method of making beta&#34;-alumina
EP1200349B2 (en) Process for the preparation of quasi-crystalline boehmites from inexpensive precursors
US5002909A (en) Mixed oxides of alumina and zirconia consisting essentially of spherical particles having a narrow granulometric distribution and process for their preparation
KR20040095231A (en) Catalyst carriers
KR102048665B1 (en) Aluminium hydroxide powder and method for producing same
CN103241753A (en) Alpha-alumina preparation method
JP5802124B2 (en) Method for producing mesoporous alumina
JP7507037B2 (en) Alpha alumina molding and its manufacturing method
JP7515565B2 (en) Strontium aluminate mixed oxide and method for its preparation
EP4171802A1 (en) Porous catalyst-support shaped body
WO1997012670A1 (en) Process for preparing alumina support
RU2729612C1 (en) Active granulated aluminium oxide
JP7516872B2 (en) High-purity fine alumina powder
JP3335669B2 (en) Method for controlling pore radius of alumina carrier
JP4696338B2 (en) Method for producing fine zirconia powder
JP3037397B2 (en) Method for producing β ″ alumina-like compound and β ″ alumina-like compound produced by the method
CN113304772B (en) Light gasoline cracking yield-increasing propylene catalyst containing short rod-like mesoporous material, and preparation method and application thereof
JP2001151508A (en) Alpha-alumina powder narrow in specific surface area distribution and preparing method thereof
WO2023182399A1 (en) Resin hydrogenation catalyst and method for manufacturing same
US20230256415A1 (en) Production of porous alpha-alumina supports from boehmitic derived aluminas
Walendziewski et al. Influence of the forming method on the pore structure of alumina supports
JP2023536214A (en) Tableting alpha-alumina catalyst support

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20230407

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20231219

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20240206

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20240404

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20240611

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20240617