一种耐高温的高比表面积复合氧化铝粉体及其制造方法，其利用氧化铝多相混合粉体提高过渡相的相变温度，从而在高温环境下经长时间使用仍能维持高比表面积。如此一来，本发明专利技术的复合氧化铝粉体应用于高温催化材料时，不仅提供催化反应所需的高比表面积，延长高温催化材料的寿命，同时也降低贵金属使用量，大幅减少制造成本。
High temperature resistant high specific surface area composite alumina powder and method for producing the same
A high temperature resistant, high surface area alumina composite powder and its manufacturing method, the use of alumina multiphase mixed powder improve the phase change temperature of the transition phase, resulting in the high temperature environment for a long time will still maintain a high specific surface area. As a result, the composite alumina powder used in high temperature catalytic materials, not only provide the required catalytic reaction of high specific surface area, extend the high temperature catalytic material life, but also reduce the noble metal amount, greatly reduce the manufacturing cost.
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种复合氧化铝粉体及其制造方法，特别是涉及。
技术介绍
全球对于特殊陶瓷材料的需求与日俱增，由于氧化铝的高熔点、耐磨性、绝缘性以及优异的机械强度、化学稳定性在所有陶瓷材料中表现不俗，因而成为应用最广泛的材料之一。加上氧化铝容易取得以及制造技术成熟等优点，早于20世纪头十年开始批量生产作为高温器具、绝缘材料、研磨材料、切削工具、火星塞、集成电路基板、人工齿根、透光性的高压钠灯管、催化剂、复合材料分散相等等。因此，在各轻、重工业诸如高科技产业的半导体、被动元件、电子元件的加工制造过程中，氧化铝俨然已成为不可缺乏的材料之一。高比表面积氧化铝粉体的制造，起于20世纪30年代，用于气体及有机流体的吸附(剂)及一般的除湿剂，在当时即称为活性氧化铝(ActivatedAlumina)。其次，高比表面积氧化铝粉体也作为化工工艺上成分分离以及水处理之用。由于氧化铝具有化学及热稳定性，而从拜耳法工艺(BayerProcess)中所获得的三水铝石(Gibbsite)或单水铝石(Boehmite)，于热处理生成α-氧化铝过程中出现的过渡相，如κ相氧化铝(κ-Al2O3)、θ相氧化铝(θ-Al2O3)、δ相氧化铝(δ-Al2O3)及γ相氧化铝(γ-Al2O3)，后来更成为化学工业上使用最多的催化剂或催化载体，并发展运用至今。目前用于催化功能的氧化铝材料，除可以薄层涂布于载体(例如汽车用的废气转换器)表面外，还有球体、柱体、片体等，其外型全依赖需要而制造。1970年以后美国联邦法律通过规定从1975年起上市的汽车，对其排放的氢碳化合物、CO、及NOx三种废气必须减量。为此，要求当时工业界就引擎设计及动力燃油爆炸时的燃油/空气比作更精确地控制。同时，更于与引擎连接的排烟道(排气管)加装废气处理系统，使产生的废气在排放前先通过处理系统的处理，以减少有害气体的排出量。上述废气处理系统即今日所称的废气催化转换器(Catalyst Converter)。目前此转换器的市场销售金额已超过100亿美金/年。而常用的制造方法即先制造以堇青石(Cordierite)为基础的蜂巢式多(直)孔单体(Monolith)载体，再于其孔壁上覆以含钯(Pd)、铂(Pt)、铑(Rh)等贵金属微粒的过渡相γ-、δ-、θ-氧化铝的薄层，其中过渡相氧化铝是由单水铝石经热处理而获得，作为催化剂铂及铑金属微粒的载体。由于环保要求越来越高，而降低有害气体排放量的规定越来越严，因此有关废气催化转换器应具备的功能要求也越来越高。以2005年为界，就汽车用的废气转换器的转换能力差异而言，取得可于更高工作温度(约900℃至约1000℃)而仍然可维持必要的高比表面积的材料是绝对不可少的条件。目前市面上汽车所使用的高温催化氧化铝(Al2O3)大致上可分为两大类，一种是以γ相氧化铝与δ相氧化铝(δ-Al2O3)为主要成分(相)的基材；另一种则是以δ相氧化铝与θ相氧化铝(θ-Al2O3)为主要成分(相)的基材。一般来讲，汽车排放的废气在进行催化反应时，通常温度会高达800℃，转换器内部甚至可达约1000℃至约1100℃，而现在市场上所用的催化基材均无法长期于如此高温下使用。主要原因在于此些过渡相在高温时会产生晶粒成长现象，导致相变化，以致于氧化铝基材的比表面积迅速下降，单位时间内废气催化面积下降，催化功能大幅受损，转换器寿命也随之缩短。鉴于上述，就汽车触媒转换器而言，亟需开发一种可于高温环境作业下仍能维持高比表面积的氧化铝载体材料，以满足新一代的要求。
技术实现思路
本专利技术的目的之一就是披露一种复合氧化铝粉体及其制造方法，其是利用氧化铝多相混合粉体提高过渡相的相变温度，以于高温环境下经长时间使用仍能维持高比表面积。如此一来，本专利技术的复合氧化铝粉体应用于高温催化材料时，不仅提供催化反应所需的高比表面积，延长高温催化材料的寿命，同时也降低贵金属使用量，大幅降低制造成本。根据本专利技术上述之目的，提出一种复合氧化铝粉体，适用于700℃至1000℃的高温环境下经长时间使用并维持介于60平方米/克(m2/g)至100m2/g之间的比表面积。此复合氧化铝粉体至少包含重量百分比为1至10的α相氧化铝粉体、重量百分比为70至98的第二相氧化铝粉体以及重量百分比为1至20的第三相氧化铝粉体。上述的α相氧化铝粉体的粒径介于50纳米至200纳米之间，第二相氧化铝粉体可例如θ相氧化铝粉体、δ相氧化铝粉体或γ相氧化铝粉体，而第三相氧化铝粉体可例如κ相氧化铝粉体或χ相氧化铝粉体。依照本专利技术一较佳实施例，上述的第二相氧化铝粉体为θ相氧化铝粉体时，第二相氧化铝粉体更至少包含δ相氧化铝粉体，且此δ相氧化铝粉体于上述复合氧化铝粉体的重量百分比含量以介于20至40之间为较佳。根据本专利技术上述之目的，还提出一种复合氧化铝粉体的制造方法，适用于700℃至1000℃的高温环境下经长时间使用并维持介于60m2/g至100m2/g之间的比表面积。首先，提供含铝盐类，其中此含铝盐类可例如为有机铝盐或无机铝盐。接着，形成复合氧化铝粉体，其中此复合氧化铝粉体为氧化铝多相混合粉体且至少包含重量百分比为1至10的α相氧化铝粉体、重量百分比为70至98的第二相氧化铝粉体以及重量百分比为1至20的第三相氧化铝粉体。上述的α相氧化铝粉体的粒径介于50纳米至200纳米之间，第二相氧化铝粉体可例如θ相氧化铝粉体、δ相氧化铝粉体或γ相氧化铝粉体，而第三相氧化铝粉体可例如κ相氧化铝粉体或χ相氧化铝粉体。应用上述复合氧化铝粉体及其制造方法，由于利用氧化铝多相混合粉体提高过渡相的相变温度，以于高温环境下经长时间使用仍能维持高比表面积。因此，当本专利技术的复合氧化铝粉体应用于高温催化材料时，不仅提供催化反应所需的高比表面积，也因此延长高温催化材料的寿命。附图说明图1所示为根据本专利技术实施例一的复合氧化铝粉体的X射线衍射图谱；图2所示为根据本专利技术实施例一的复合氧化铝粉体的比表面积变化图；以及图3所示为根据本专利技术实施例一的复合氧化铝粉体经高温使用后的X射线衍射图谱。具体实施例方式本专利技术的复合氧化铝粉体及其制造方法，其利用氧化铝多相混合粉体提高过渡相的相变温度，以于高温环境下经长时间使用仍能维持高比表面积，从而应用于高温催化材料。以下详细说明本专利技术的复合氧化铝粉体及其制造方法。首先，提供氧化铝多相混合粉体，此氧化铝多相混合粉体至少包含重量百分比为1至10的α相氧化铝粉体、重量百分比为70至98的第二相氧化铝粉体以及重量百分比为1至20的第三相氧化铝粉体。上述α相氧化铝粉体的粒径介于50纳米至200纳米之间，第二相氧化铝粉体可例如θ相氧化铝粉体、δ相氧化铝粉体或γ相氧化铝粉体，而第三相氧化铝粉体可例如κ相氧化铝粉体或χ相氧化铝粉体。在本专利技术的一个例子中，上述氧化铝多相混合粉体可利用有机铝盐或无机铝盐，例如以三水铝石或单水铝石为起始原料，经由热处理步骤而得到预定比例复合粉末，其中热处理步骤可于温度介于例如1000℃至1100℃之间进行。或者，另一种方式可采用混合不同比例的过渡相氧化铝来形成上述氧化铝多相混合粉体。因此，本专利技术的氧化铝多相混合粉体对成分或配方的需求有比公知技术更宽的容忍程度。本专利技术的特征基于在氧化铝的相转换过程(Phase Transformati本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种复合氧化铝粉体，其特征在于适用于７００℃至１０００℃之高温环境下经长时间使用并维持介于６０ｍ↑［２］／ｇ至１００ｍ↑［２］／ｇ之间的比表面积，该复合氧化铝粉体至少包含：重量百分比为１至１０的α相氧化铝粉体，其中该α相氧化铝粉体之粒径系介于５０纳米至２００纳米之间；重量百分比为７０至９８的第二相氧化铝粉体，其中该第二相氧化铝粉体系选自于由θ相氧化铝粉体、δ相氧化铝粉体、γ相氧化铝粉体及其任意组合所组成之一族群；以及重量百分比为１至２０的第三相氧化铝粉体，其中该第三相氧化铝粉体系选自于由ｋ相氧化铝粉体、ｘ相氧化铝粉体及其任意组合所组成之一族群。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：颜富士，林天钧，
申请(专利权)人：颜富士，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]
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