一种高比表面积整体式氧化铝载体制造技术

本发明专利技术属于催化与吸附技术领域，涉及一种将氧化铝前体泥坯一次成型为具有高比表面积整体式载体及其制备方法。其技术方案是，使用如下原料：铝源，第一添加物，第二添加物，酸溶液；使用整体式载体成型模具；通过上述原料以及整体式载体成型模具，其制备过程包含以下步骤：步骤一、制备成型前体；步骤二、成型前体与成型模具的组装；步骤三、对成型前体施加压力；步骤四、成型块体的程序焙烧。其积极效果是，通过上述制备方法所制得的整体式氧化铝载体的比表面积可高达600 m

【技术实现步骤摘要】
一种高比表面积整体式氧化铝载体
本专利技术属于催化与吸附
，涉及一种整体式氧化铝载体及其制备方法，具体地，涉及一种将氧化铝前体泥坯一次成型为具有高比表面积整体式载体及其制备方法。
技术介绍
在化工产品、能源生产以及环境保护领域，凡涉及化学反应过程中，催化剂是最重要的材料之一。固体催化剂为最常见的催化剂形式。从原理上看，为了增加固体催化剂与反应物之间的接触面积，需要提高固体催化剂的表面积。为此，将具有催化活性的活性组分（过渡金属组分最为常见）负载到具有高比表面积的多孔性物质上是制作固体催化剂的常见方法。本领域中，承载活性组分的物质称为催化剂载体，或简称为载体，负载了催化活性组分之后的催化剂称为负载型催化剂。常见的高比表面积载体多为颗粒状或粉末状，如活性炭、分子筛、多孔性氧化铝等。由于催化剂宏观形态决定于载体的宏观形态；因此以多孔性颗粒或粉末作为载体制备的催化剂，其宏观形态也是多孔性颗粒或粉末；以整体式载体作为载体制备的催化剂，即整体式催化剂，其宏观形态是一个体积较大的块体。整体式催化剂与颗粒或粉末状催化剂形态差异明显，在实际使用中，整体式催化剂以一整个较大块体的形式出现，它与后者相比有一些明显的优点：例如其催化剂填装与回收比较方便，前者可大大降低操作成本或者催化剂-产品的分离成本；用于固定床反应器中，前者往往具有较小的压降；前者机械强度高，形变小，在实际生产使用中较为安全。由于催化与吸附过程具有一定的相似性，多孔性物质负载活性组分也常用于吸附过程。相关产品可称为负载型吸附剂，其在能源生产、环境保护中也较常用。同样，以颗粒或粉末状物质作为载体得到的吸附剂宏观形态也是颗粒或粉末状；以整体式载体作为载体制备的吸附剂，即整体式吸附剂，其宏观形态是一个体积较大的块体。如前所述，由于载体的宏观形态决定了最终催化剂或吸附剂产品的宏观形态，因此在整体式催化剂或吸附剂的制备中，如何制备整体式载体是一个关键技术。氧化铝是工业应用与实验室研究中最常用的载体之一，然而目前本领域还缺少关于高比表面整体式氧化铝载体的制备方法，尤其是全氧化铝载体的一次成型制备方法。目前涉及到使用整体式氧化铝载体的催化剂方法，大多都是以成型的块体为底材，例如堇青石为底材，进行铝溶胶等氧化铝前体的填涂。由河南煤业化工集团研究院苗杰等报道的文献【大孔结构对CO优先氧化整体式CuO-CeO2/α-Al2O3催化活性的影响，石油化工，2011，40卷，9期，932页】中介绍了一种氧化铝负载铜基整体式催化剂的制备方法。对于氧化铝载体部分的制备，该方法通过油水两相制备聚苯乙烯乳液而后聚合成聚苯乙烯模板，之后将铝溶胶填充到聚苯乙烯模板中，经过1300oC高温焙烧脱除模板得到氧化铝载体。而后通过等体积浸渍法得到最终催化剂。该方法总体制备过程比较复杂，流程较长。同时，该文献没有公开关于比表面积方面的数据。从原理上看，经过1300oC高温焙烧得到的α-Al2O3载体表面积较小。专利CN1411391A公开了一种由金属微纤维与催化剂颗粒组成的整体式催化剂制备方法。在该专利技术中一定量的金属微纤维被烧结成刚性的三维网状结构，网状结构束缚了里面的催化剂颗粒。该催化剂具有高稳定性、优良导热性、使用寿命长等优点。然而其基质限定于金属微纤，可能会限制该方法的拓展应用。催化剂颗粒被限制在网内部也会一定程度上牺牲催化剂同反应物的接触面积。同时，该专利技术也没有公开相关表面积数据可作为参考。因此对于整体式催化剂或者整体式载体的制备而言，本领域还存在这改进制备方法的技术需求，尤其是制备高比表面积整体式载体的简单易行工艺方法的需求。
技术实现思路
为了克服现有技术所存在的问题，本专利技术提出了一种先制作氧化铝前体泥坯，并通过成型模具压缩成型，而后经过精细程序焙烧得到产品的技术路线。通过该技术路线可以得到高比表面积、微观上具备纳米级孔道的整体式氧化铝载体；同时该制备方法无须昂贵设备、原料来源简单、环境较友好、操作安全、成本较低。实现上述技术路线的具体技术方案是：一种高比表面积整体式氧化铝载体，包含整体式氧化铝载体制备方法与整体式氧化铝载体产品特征；其中制备方法使用如下原料：铝源：是氢氧化铝、拟薄水铝石、硝酸铝中的一种，或者上述物质任意比例的混合物；第一添加物：是田菁粉、田菁胶、瓜尔胶、阳离子瓜尔胶、海藻酸钠、羧甲基纤维素、羧乙基纤维素、羧甲基纤维素钠、羧乙基纤维素钠、半乳甘露聚糖中的一种，或者上述物质任意比例的混合物；第二添加物：是乙醇、丙醇、丁醇、乙二醇、丙二醇、聚乙二醇、聚乙烯醇、葡萄糖、果糖、蔗糖、麦芽糖、纤维二糖、颗粒度小于60目的炭黑、颗粒度小于60目的水溶性淀粉中的一种，或者上述物质任意比例的混合物；酸溶液：一种水溶液，含有硝酸、硫酸、盐酸、醋酸、草酸、磷酸、柠檬酸、马来酸、酒石酸中的一种或者多种物质，水溶液的pH值在0.0~4.0的范围内。上述整体式氧化铝载体的制备方法，使用整体式载体成型模具；该成型模具包括模具第一零件，模具第二零件与模具第三零件；模具第一零件包含一个圆柱形空腔；模具第二零件包含模具第二零件挤压部分与模具第二零件承压部分；模具第二零件挤压部分的几何形状为圆柱体，其具有一个挤压面，该挤压面的几何形状为圆形；模具第二零件承压部分具有一个承压面；模具第三零件包含模具第三零件挤压部分与模具第三零件承压部分；模具第三零件挤压部分的几何形状为圆柱体，其具有一个挤压面，该挤压面的几何形状为圆形；模具第三零件承压部分具有一个承压面；模具第二零件挤压部分的挤压面与模具第三零件挤压部分的挤压面可从模具第一零件所包含的圆柱形空腔的轴线方向放入。上述整体式氧化铝载体的制备方法，通过上述原料以及整体式载体成型模具，其制备过程包含以下步骤：步骤一、制备成型前体；步骤二、成型前体与成型模具的组装；步骤三、对成型前体施加压力；步骤四、成型块体的程序焙烧。上述四个步骤的具体方法如下：步骤一、制备成型前体；具体方法如下：取一定质量的铝源、第一添加物、第二添加物，其中第一添加物的质量是铝源质量的0.01~0.1倍，第二添加物的质量是铝源质量的0~0.2倍；三种物质均匀混合，得到混合粉末；而后将酸溶液缓慢倒入混合粉末，形成面团状混合物，其中酸溶液的质量是铝源质量的0.5~1.3倍；通过手或者挤条机对面团状混合物进行混捏，使得其中的铝源、第一添加物、第二添加物、酸溶液进一步均匀混合，形成一个泥坯，泥坯上没有明显的液滴；由上述混合物混捏得到的泥坯称为成型前体。步骤二、成型前体与成型模具的组装；具体方法如下：将成型前体填装于整体式载体成型模具的模具第一零件所包含的圆柱形空腔内，成型前体的质量在2~400g范围内；将模具第二零件挤压部分与模具第三零件挤压部分分别从模具第一零件所包含的圆柱形空腔的两侧放入；填装成型前体所需材料与放置模具第二零件或模具第三零件的顺序不限；当模具第二零件挤压部分的挤压面、模具第三零件挤压部分的挤压面与模具第一零件所包含的圆柱形空腔内壁共同形成一个密闭腔体，并将上述成型前体封在该密闭腔体中，完成填装步骤。步骤三、对成型前体施加压力；具体方法如下：将组装好的成型前体与整体式载体成型模具组合放在一台液压机上，模具第二零件承压部分的承压面、模具第三零件承压部分的承压面与液压机的施加压力部件本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高比表面积整体式氧化铝载体，包含整体式氧化铝载体其制备方法与整体式氧化铝载体的产品特征，其特征在于，其中制备方法使用如下原料：铝源：是氢氧化铝、拟薄水铝石、硝酸铝中的一种，或者上述物质任意比例的混合物；第一添加物：是田菁粉、田菁胶、瓜尔胶、阳离子瓜尔胶、海藻酸钠、羧甲基纤维素、羧乙基纤维素、羧甲基纤维素钠、羧乙基纤维素钠、半乳甘露聚糖中的一种，或者上述物质任意比例的混合物；第二添加物：是乙醇、丙醇、丁醇、乙二醇、丙二醇、聚乙二醇、聚乙烯醇、葡萄糖、果糖、蔗糖、麦芽糖、纤维二糖、颗粒度小于60目的炭黑、颗粒度小于60目的水溶性淀粉中的一种，或者上述物质任意比例的混合物；酸溶液：一种水溶液，含有硝酸、硫酸、盐酸、醋酸、草酸、磷酸、柠檬酸、马来酸、酒石酸中的一种或者多种物质，水溶液的pH值在0.0 ~ 4.0的范围内；上述整体式氧化铝载体的制备方法，其特征在于，制备过程使用整体式载体成型模具；该成型模具包括模具第一零件，模具第二零件与模具第三零件；模具第一零件包含一个圆柱形空腔；模具第二零件包含模具第二零件挤压部分与模具第二零件承压部分；模具第二零件挤压部分的几何形状为圆柱体，其具有一个挤压面，该挤压面的几何形状为圆形；模具第二零件承压部分具有一个承压面；模具第三零件包含模具第三零件挤压部分与模具第三零件承压部分；模具第三零件挤压部分的几何形状为圆柱体，其具有一个挤压面，该挤压面的几何形状为圆形；模具第三零件承压部分具有一个承压面；模具第二零件挤压部分的挤压面与模具第三零件挤压部分的挤压面可从模具第一零件所包含的圆柱形空腔的轴线方向放入；上述整体式氧化铝载体的制备方法，其特征在于，通过上述原料以及整体式载体成型模具，其制备过程包含以下步骤：步骤一、制备成型前体；步骤二、成型前体与成型模具的组装；步骤三、对成型前体施加压力；步骤四、成型块体的程序焙烧。...

【技术特征摘要】
1.一种高比表面积整体式氧化铝载体，包含整体式氧化铝载体其制备方法与整体式氧化铝载体的产品特征，其特征在于，其中制备方法使用如下原料：铝源：是氢氧化铝、拟薄水铝石、硝酸铝中的一种，或者上述物质任意比例的混合物；第一添加物：是田菁粉、田菁胶、瓜尔胶、阳离子瓜尔胶、海藻酸钠、羧甲基纤维素、羧乙基纤维素、羧甲基纤维素钠、羧乙基纤维素钠、半乳甘露聚糖中的一种，或者上述物质任意比例的混合物；第二添加物：是乙醇、丙醇、丁醇、乙二醇、丙二醇、聚乙二醇、聚乙烯醇、葡萄糖、果糖、蔗糖、麦芽糖、纤维二糖、颗粒度小于60目的炭黑、颗粒度小于60目的水溶性淀粉中的一种，或者上述物质任意比例的混合物；酸溶液：一种水溶液，含有硝酸、硫酸、盐酸、醋酸、草酸、磷酸、柠檬酸、马来酸、酒石酸中的一种或者多种物质，水溶液的pH值在0.0~4.0的范围内；上述整体式氧化铝载体的制备方法，其特征在于，制备过程使用整体式载体成型模具；该成型模具包括模具第一零件，模具第二零件与模具第三零件；模具第一零件包含一个圆柱形空腔；模具第二零件包含模具第二零件挤压部分与模具第二零件承压部分；模具第二零件挤压部分的几何形状为圆柱体，其具有一个挤压面，该挤压面的几何形状为圆形；模具第二零件承压部分具有一个承压面；模具第三零件包含模具第三零件挤压部分与模具第三零件承压部分；模具第三零件挤压部分的几何形状为圆柱体，其具有一个挤压面，该挤压面的几何形状为圆形；模具第三零件承压部分具有一个承压面；模具第二零件挤压部分的挤压面与模具第三零件挤压部分的挤压面可从模具第一零件所包含的圆柱形空腔的轴线方向放入；上述整体式氧化铝载体的制备方法，其特征在于，通过上述原料以及整体式载体成型模具，其制备过程包含以下步骤：步骤一、制备成型前体；步骤二、成型前体与成型模具的组装；步骤三、对成型前体施加压力；步骤四、成型块体的程序焙烧。2.根据权利要求1所述的一种高比表面积整体式氧化铝载体，其特征在于，其中整体式氧化铝载体制备方法步骤一（制备成型前体）的具体方法如下：取一定质量的铝源、第一添加物、第二添加物，其中第一添加物的质量是铝源质量的0.01~0.1倍，第二添加物的质量是铝源质量的0~0.2倍；三种物质均匀混合，得到混合粉末；而后将酸溶液缓慢倒入混合粉末，形成面团状混合物，其中酸溶液的质量是铝源质量的0.5~1.3倍；通过手或者挤条机对面团状混合物进行混捏，使得其中的铝源、第一添加物、第二添加物、酸溶液进一步均匀混合，形成一个泥坯，泥坯上没有明显的液滴；由上述混合物混捏得到的泥坯称为成型前体。3.根据权利要求1所述的一种高比表面积整体式氧化铝载体，其特征在于，其中整体式氧化铝载体制备方法步骤二（成型前体与成型模具的组装）具体方法如下：将成型前体填装于整体式载体成型模具的模具第一零件所包含的圆柱形空腔内，成型前体的质量在2~400g范围内；将模具第二零件挤压部分与模具第三零件挤...

【专利技术属性】
技术研发人员：不公告发明人，
申请(专利权)人：平潭自贸区金瑜环保材料有限公司，
类型：发明
国别省市：福建,35