通过火焰喷射热解高温合成铝酸盐的方法技术

本发明专利技术涉及制备具有通式(I)A1BxAl12‑xO19‑y的铝酸盐的方法，其中A是至少一种选自Sr、Ba和La的元素，B是至少一种选自Mn、Fe、Co、Ni、Rh、Cu和Zn的元素，x＝0.05‑1.0，y是由其它元素的氧化态决定的数值，此方法包括以下步骤：(i)提供一种或多种在溶剂中含有元素A和B的前体化合物和铝前体化合物的溶液或悬浮液，(ii)将所述溶液或悬浮液转化成气溶胶，(iii)将气溶胶引入直接或间接加热的热解区，(iv)进行热解，和(v)从热解气体分离出所得的含有通式(I)铝酸盐的粒子。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】通过火焰喷射热解高温合成铝酸盐的方法描述本专利技术涉及制备铝酸盐的方法，铝酸盐含有至少一种选自Sr、Ba和La的元素A和至少一种选自Mn、Fe、Co、Ni、Rh、Cu和Zn的元素B，涉及六铝酸盐本身以及它们的用途。通过湿化学方法制备六铝酸盐的方法是公知的。US4,788,174描述了制备用于催化燃烧的具有式A1-zCzBxAl12-yO19-α的催化剂的方法，其中A是选自Ba、Ca和Sr，C是选自K和Rb，B是选自Mn、Co、Fe、Ni、Cu和Cr，z＝0-0.4和x＝0.1-4，其中元素A、B和C的水溶性或醇溶性化合物以及铝的水溶性或醇溶性化合物溶解在水或醇中，作为沉淀物沉淀，从溶液中分离出沉淀物，并在不低于900℃的温度下煅烧。尤其具体公开了组成为式BaMnAl11O19-α、BaFeAl11O19-α,BaCoAl11O19-α和BaCuAl11O19-α的材料。此方法的缺点是煅烧时间长。在实例中，在300℃温度下预煅烧之后在至少1200℃的温度下煅烧至少5小时。所得的六铝酸盐具有3-23m2/g的比表面积。US5,830,822公开了制备用于催化燃烧的具有式A1-xByCzAl12-y-zO19-δ的催化剂的湿化学方法，其中A是钡、锶或稀土金属，B是选自Mn、Co和Fe的元素，C是Mg和/或Zn，x＝0-0.25，y＝0.5-3和z＝0.01-3。尤其具体公开了组成为BaMn0.5Mg0.5Al11O19-δ、BaMgAl11O19-δ、BaMnAl11O19-δ和SrMnAl11O19-δ的材料。在实例中，硝酸铝、硝酸镧、硝酸锰和硝酸镁在水中的溶液与氨混合，所沉淀的沉淀物被分离出来，洗涤并在600-1200℃下在空气中煅烧。得到组成为式La0.78Mg0.9Mn0.9Al11O19-δ的材料。在这里，长的煅烧时间也是不利的。在实例中，在600℃的温度下预煅烧4小时之后在1200℃的温度下煅烧16小时。所得的六铝酸盐具有小于20m2/g的比表面积。US2003/0176278A1公开了制备下式的六铝酸盐的方法：M1XM2YM3ZAl12-(X+Y+Z)O18-60.其中M1是选自La、Ce、Nd、Sm、Eu、Gd、Er、Yb和Y，M2是选自Mg、Ca、Sr和Ba，和M3是选自Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Ag、Au、Rh、Ru、Pd、Ir和Pt，其中铝氧烷前体进行金属离子交换，并将铝氧烷前体加热到1000-1500℃的温度。作为六铝酸盐催化剂的应用，提到了烃的催化燃烧以降低NOx释放。此方法包括两个高温煅烧步骤。改性铝氧烷的制备是在约800℃温度和1小时的保持时间下进行。六铝酸盐的制备是在约1300℃温度和3小时的保持时间下进行。在实施例中所得的六铝酸盐具有5-10m2/g的比表面积。EP2119671A1公开了制备六铝酸盐的方法，包括以下步骤：a)提供多孔模板材料，b)用金属盐的水溶液浸渍此材料，c)经浸渍的材料进行干燥，d)任选地重复进行步骤b)和c)，e)经干燥的材料在惰性气氛中进行煅烧，和f)通过从煅烧的材料除去模板材料以分离六铝酸盐。在实例中，具有式LaAl11O18、LaMnAl11O19和LaMgAl11O19的六铝酸镧盐是如下制备的：用硝酸镧、硝酸铝、硝酸镁和硝酸锰的水溶液浸渍碳干凝胶，干燥，并在惰性气氛中于1300℃煅烧，并通过在空气中于1000℃煅烧以除去模板材料。也公开了六铝酸盐在贫燃料混合物的催化燃烧中的用途以尽可能降低NOx和CO释放。虽然此方法获得了具有50-60m2/g的较高比表面积的六铝酸盐，但是这也需要在惰性气氛中在1300℃下至少5小时的煅烧时间和在湿空气中于1000℃温度下至少10小时的煅烧时间。所得的六铝酸盐具有较高比例的次要相。DE102005062926A1公开了制备用于烃、特别是甲烷的催化燃烧的六铝酸盐的方法，其具有下式：A1-zBzCxAl12-yO19-α,其中A是至少一种选自Ca、Sr、Ba和La的元素，B是K和/或Rb，C是至少一种选自Mn、Co、Fe和Cr的元素，z＝0-0.4，和x＝0.1-4，其中制备碱土金属硝酸盐的水溶液，将此水溶液酸化到小于2的pH，向经酸化的水溶液加入铝盐，将所得的含铝的透明溶液引入(NH4)2CO3水溶液，分离出沉淀的六铝酸盐，并在高于1050℃的温度下煅烧，随后研磨到小于3μm的粒径。作为六铝酸盐催化剂的具体用途，提到了通过水蒸气进行甲烷的水蒸气重整以制备用于燃料电池的氢气。通过此方法制备的六铝酸盐具有小于20m2/g的比表面积。在高于1150℃温度下16小时的长煅烧时间也是不利的。WO2013/135710公开了具有各种结构的混合氧化物作为催化剂用于“逆向水煤气转换反应”(RWGS反应)，包括六铝酸盐。其中没有提到催化剂的制备和性能。WO2013/118078和US2013116116公开了使用各种混合金属氧化物作为催化剂用于烃、优选甲烷与CO2的重整反应。其中没有提到通过于1100℃煅烧数小时得到比表面积小于20m2/g的相纯六铝酸盐。本专利技术的目的是提供一种制备具有高比表面积的铝酸盐的简单廉价方法，优选六铝酸盐。铝酸盐应当在其烧结性能方面和在含烃的气体气氛中在较高温度(500-1000℃)下的碳化行为方面是热稳定和化学稳定的，烃例如是甲烷。特别是，本专利技术的目的是提供一种制备铝酸盐、优选六铝酸盐的简单方法，所述铝酸盐适合作为重整催化剂用于从甲烷和二氧化碳制备合成气，和适合作为催化剂用于RWGS反应。此目的是通过一种制备具有通式(I)的铝酸盐的方法实现的：A1BxAl12-xO19-y其中A是至少一种选自Sr、Ba和La的元素，B是至少一种选自Mn、Fe、Co、Ni、Rh、Cu和Zn的元素，x＝0.05-1.0，y是由其它元素的氧化态决定的数值，此方法包括以下步骤：(i)提供一种或多种在溶剂中含有元素A和B的前体化合物和铝前体化合物的溶液或悬浮液，(ii)将所述溶液或悬浮液转化成气溶胶，(iii)将气溶胶引入直接或间接加热的热解区，(iv)进行热解，和(v)从热解气体分离出所得的含有通式(I)六铝酸盐的粒子。本专利技术的铝酸盐可以是六铝酸盐类型的复合铝酸盐(六铝酸盐)，或是与γ-氧化铝相似结构类型的复合铝酸盐。将用于形成通式(I)铝酸盐、优选六铝酸盐的元素A和B的前体化合物以及铝的前体化合物作为气溶胶加入热解区。有利的是将通过含有所有前体化合物的仅仅一种溶液进行雾化得到的气溶胶加入热解区。以此方式，确保了在所有情况下所制得的粒子的组成是均匀和恒定的。在制备要被转化成气溶胶的溶液的过程中，由此优选选择各组分以使在溶液中所含的前体化合物并列地以均匀溶解的形式存在直到溶液雾化(形成气溶胶)。作为另一种选择，也可以使用多种不同的溶液，这些溶液各自含有一种或多种前体化合物。一种或多种溶液可以同时含有极性和非极性的溶剂或溶剂混合物。一种或多种溶液优选按照对应于式(I)的化学计算比率含有元素A、B的前体化合物和铝的前体化合物。在热解区中，这些前体化合物分解以形成元素A和B的铝酸盐。由于热解，获得了具有不同比表面积的大致球形粒子。在热解区中的温度高于这些前体化合物的分解温度，并处于足以形成氧化物的温度，通常是500-本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制备具有通式(I)的铝酸盐的方法：A1BxAl12‑xO19‑y其中A是至少一种选自Sr、Ba和La的元素，B是至少一种选自Mn、Fe、Co、Ni、Rh、Cu和Zn的元素，x＝0.05‑1.0，y是由其它元素的氧化态决定的数值，此方法包括以下步骤：(i)提供一种或多种在溶剂中含有元素A和B的前体化合物和铝前体化合物的溶液或悬浮液，(ii)将所述溶液或悬浮液转化成气溶胶，(iii)将气溶胶引入直接或间接加热的热解区，(iv)进行热解，和(v)从热解气体分离出所得的含有通式(I)铝酸盐的粒子。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.10.24 EP 14190316.11.一种制备具有通式(I)的铝酸盐的方法：A1BxAl12-xO19-y其中A是至少一种选自Sr、Ba和La的元素，B是至少一种选自Mn、Fe、Co、Ni、Rh、Cu和Zn的元素，x＝0.05-1.0，y是由其它元素的氧化态决定的数值，此方法包括以下步骤：(i)提供一种或多种在溶剂中含有元素A和B的前体化合物和铝前体化合物的溶液或悬浮液，(ii)将所述溶液或悬浮液转化成气溶胶，(iii)将气溶胶引入直接或间接加热的热解区，(iv)进行热解，和(v)从热解气体分离出所得的含有通式(I)铝酸盐的粒子。2.根据权利要求1的方法，其中元素A是La，并且元素B是Co或Ni。3.根据权利要求1的方法，其中元素A是Sr或Ba，并且元素B是Ni。4.根据权利要求1-3中任一项的方法，其中元素A或B的前体化合物是乙酰丙酮酸盐。5.根据权利要求1-3中任一项的方法，其中元素A或B的前体化合物是羧酸盐。6.根据权利要求5的方法，其中羧酸盐是2-乙基己酸盐。7.根据权利要求1-3中任一项的方法，其中元素A或B的前体化合物是醇盐。8.根据权利要求1-3中任一项的方法，其中元素A或B的前体化合物是硝酸盐。9.根据权利要求1-3中任一项的方法，其中元素A或B的前体化合物是氧化物或氢氧化物。10.根据权利要求1-9中任一项...

【专利技术属性】
技术研发人员：R·柯尼格，W·科班，A·米拉诺夫，E·施瓦布，S·A·顺克，C·利赞达拉，G·瓦塞尔沙夫，
申请(专利权)人：巴斯夫欧洲公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE