一种高导热高比表面积镁铝尖晶石的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种高导热高比表面积镁铝尖晶石的制备方法，该方法是通过物理碾磨使将金属镁和金属铝的有机酸充分混合，并初步发生反应，得到的载体置于马弗炉中焙烧一段时间后制成，将有机酸根彻底脱除。与现有技术相比，本发明专利技术具有制备工艺简单、成本低等优势，制得的载体具有高导热性、高比表面积、高热稳定性等特点。

【技术实现步骤摘要】
一种高导热高比表面积镁铝尖晶石的制备方法
本专利技术涉及一种催化剂载体，尤其是涉及一种高导热高比表面积镁铝尖晶石的制备方法。
技术介绍
载体是催化剂的重要组成部分，能使催化剂的活性组分分散在载体表面，同时，使催化剂具有合适的形状、尺寸、比表面积和机械强度等特性。镁铝尖晶石具有热稳定性好，不易烧结，机械强度和硬度高，同时存在碱性和酸性两种活性中心等特点，是一种优良的催化剂载体，常被运用于耐硫甲烷化、水蒸气变换、烃类蒸汽转化等催化反应领域。目前，制备镁铝尖晶石的方法为了得到更加完善的尖晶石结构，主要采取的方法有以下两种：需要将原料在高温条件长时间反复焙烧，制备过程能耗极高，或者在制备过程中添加载体改性助剂。但这两种方法均存在有待解决的问题，具体展开如下：专利CN105642264A公开了一种采用溶胶凝胶法制备催化剂载体用镁铝尖晶石的方法，在配置好的乙二醇溶液中加入柠檬酸、铝盐和镁盐，加热溶液静置形成凝胶老化后，经过焙烧、研磨、再焙烧，制得镁铝尖晶石载体，该方法的不足之处是制备步骤复杂，周期时间长，仅静置老化就需要将中间产物在100-150℃条件下放置12到72小时，且反复焙烧能耗较高；专利CN107159314公开了一种镁铝尖晶石-氧化铝复合载体的制备方法，该方法将镁源、铝源和碱性胶溶剂在水下混合，然后将混合物依次进行干燥、焙烧后得到初级载体，用碱溶液浸渍初级载体，再次干燥和焙烧制得所述复合载体，该方法可避免氧化镁晶相在载体中单独出现，以此避免氧化镁在后续催化反应过程生成其他物质进而致使催化剂性能下降，该方法的不足之处在于制备过程中碱性残液可能对环境造成危害，并且制备过程中同样需要反复焙烧；专利CN103143398A公开了一种镁铝尖晶石载体及其制备方法和用途，该专利在制备镁铝尖晶石时，向原料中加入原料总量0.01％-15％的无机添加剂(磷化合物、硼化合物、硅化合物中的一种或多种)，从而增大焙烧过程中Mg2+和Al3+的迁移速度，在载体中引入的其它元素可能会与催化剂中的活性组分结合，导致催化反应活性下降或者副反应速度过快等，从而导致该载体的适用性上受限。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种高导热高比表面积镁铝尖晶石的制备方法。本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：一种高导热高比表面积镁铝尖晶石的制备方法，其特征在于，该方法是通过物理碾磨使将金属镁和金属铝的有机酸充分混合，并初步发生反应，得到的载体置于马弗炉中焙烧一段时间，将有机酸根彻底脱除后制成。所述的方法具体包括以下步骤：(1)将铝源和镁源按照Mg/Al摩尔比为0.1～10:1初步混合；(2)研磨步骤(1)所得混合物2min～120min，使铝源和镁源充分混合；(3)将研磨后的粉体混合物置于马弗炉中，在200-100℃的条件下焙烧30min～480min，在焙烧过程中，铝源和镁源中的有机酸根会形成二氧化碳和水蒸气脱除形成镁铝尖晶石结构。所述的镁源为：有机镁盐和无机镁按照摩尔比0.1:1～10:1混合的混合物，其中有机镁盐包括乙酸镁、丙酸镁或硬脂酸镁、，所述的无机镁包括氢氧化镁或氧化镁。所述的铝源为：有机铝盐和无机铝按照摩尔比0.1:1～10:1混合的混合物，其中有机铝盐包括乙酸铝、丙酸铝、草酸铝或硬脂酸铝，所述的无机铝包括氢氧化铝或氧化铝。步骤(2)所得混合物中还可以掺杂其它金属元素，加入时以该金属元素的有机酸化合物的形式添加。掺杂的金属元素包括过渡金属元素或稀土金属元素。掺杂金属元素的量可以根据需要设计，例如为掺杂金属元素与Mg元素的摩尔比为0.001～0.1:1等。步骤(2)所述的研磨采用手工研磨或者球磨机。所述的镁铝尖晶石的比表面积为80～500m2/g。技术核心点在于镁源和铝源的混合物在焙烧脱除有机酸根过程中，，镁离子和铝离子加速迁移，从而形成完整的镁铝尖晶石结构。由于金属有机酸脱除有机酸根离子的条件较为温和，而目前制备载体时为了得到更完善的镁铝尖晶石结构，需要在高温条件下烘干、焙烧。本方法相较于此前方法，可有效降低载体制备过程能耗，从而获得经济效益和环保效益。本专利技术与现有常规催化剂载体制备方法相比，该方法具有制备工艺简单、成本低等优势，制得的载体具有高导热性、高比表面积、高热稳定性等特点。该催化剂相对于采用传统方法制备的镁铝尖晶石载体，导热系数高20％-30％，可显著提高工业反应器的传热性能，并可根据拟制备的催化剂需求，调整载体中镁源和铝源的比例。以所述载体为基础制备的催化剂，能大规模应用于强吸热/强放热的化工反应过程，适用于作为甲烷化、变换、加氢等催化反应过程的载体。此外，针对特定催化剂需要在载体中加入少量特定金属元素，也可以在调配镁源和铝源混合物时，将该金属元素的有机酸化合物按照预计比例混入混合物，利用有机酸根离子脱除过程将金属元素有效混入载体中。附图说明图1为实施例1所得尖晶石XRD图；图2为实施例2所得尖晶石XRD图。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术进行详细说明。实施例1一种高导热高比表面积镁铝尖晶石的制备方法，包括以下步骤：(1)将铝源和镁源按照Mg/Al摩尔比为1:2初步混合；所述的镁源为：乙酸镁和氢氧化镁按照摩尔比1:1混合的混合物；所述的铝源为：乙酸铝和氢氧化铝按照摩尔比1:1混合的混合物。(2)采用球磨机研磨步骤(1)所得混合物5min，使铝源和镁源充分混合；(3)将研磨后的粉体混合物置于马弗炉中，在700℃的条件下焙烧2h，在焙烧过程中，铝源和镁源中的有机酸根会形成二氧化碳和水蒸气脱除形成镁铝尖晶石结构。XRD结果如图1所示：由XRD分析结果可知，采用本方法制备的催化剂载体，镁和铝之间可形成良好的尖晶石晶相结构，由于镁铝尖晶石的晶相结构在高温条件下更为稳定，该载体相对于传统镁铝尖晶石方法制备的载体，具有更高的热稳定性。经测定，该载体的比表面积可达360m2/g。实施例2一种高导热高比表面积镁铝尖晶石的制备方法，包括以下步骤：(1)将铝源和镁源按照Mg/Al摩尔比为0.2:1初步混合；所述的镁源为：丙酸镁和氢氧化镁按照摩尔比0.1:1混合的混合物；所述的铝源为：丙酸铝和氢氧化铝按照摩尔比0.1:1混合的混合物。(2)采用手工研磨或者球磨机研磨步骤(1)所得混合物5min，使铝源和镁源充分混合；(3)将研磨后的粉体混合物置于马弗炉中，在700℃的条件下焙烧2h，在焙烧过程中，铝源和镁源中的有机酸根会形成二氧化碳和水蒸气脱除形成镁铝尖晶石结构经测定，该载体的比表面积为215m2/g。该载体相对于传统镁铝尖晶石载体的导热性能高20％。实施例3一种高导热高比表面积镁铝尖晶石的制备方法，包括以下步骤：(1)将铝源和镁源按照Mg/Al摩尔比为1:1初步混合；所述的镁源为：乙酸镁和氧化镁按照摩尔比1:1混合的混合物；所述的铝源为：草酸铝和氧化铝按照摩尔比1:1混合的混合物。(2)采用手工研磨或者球磨机研磨步骤(1)所得混合物5min，使铝源和镁源充分混合；(3)将研磨后的粉体混合物置于马弗炉中，在750℃的条件下焙烧2h，在焙烧过程中，铝源和镁源中的有机酸根会形成二氧化碳和水蒸气脱除形成镁铝尖晶石结构。XRD结果如图2所示，由图可知，载体中存在单独的氧化镁相。经过测试，该载体相对于传本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高导热高比表面积镁铝尖晶石的制备方法，其特征在于，该方法是通过物理碾磨使将金属镁和金属铝的有机酸充分混合，并初步发生反应，得到的载体置于马弗炉中焙烧一段时间后制成，将有机酸根彻底脱除。

【技术特征摘要】
1.一种高导热高比表面积镁铝尖晶石的制备方法，其特征在于，该方法是通过物理碾磨使将金属镁和金属铝的有机酸充分混合，并初步发生反应，得到的载体置于马弗炉中焙烧一段时间后制成，将有机酸根彻底脱除。2.根据权利要求1所述的一种高导热高比表面积镁铝尖晶石的制备方法，其特征在于，所述的方法具体包括以下步骤：(1)将铝源和镁源按照Mg/Al摩尔比为0.1：1～10:1初步混合；(2)研磨步骤(1)所得混合物2min～120min，使铝源和镁源充分混合；(3)将研磨后的粉体混合物置于马弗炉中，在200-800℃的条件下焙烧30min～480min，在焙烧过程中，铝源和镁源中的有机酸根会形成二氧化碳和水蒸气脱除形成镁铝尖晶石结构。3.根据权利要求2所述的一种高导热高比表面积镁铝尖晶石的制备方法，其特征在于，所述的镁源为：有机镁盐和无机镁按照摩尔比0.1:1～10:1混合的混合物，其中有机镁盐包括乙酸镁、丙酸镁或硬脂酸...

【专利技术属性】
技术研发人员：余嘉琪，
申请(专利权)人：余嘉琪，
类型：发明
国别省市：上海,31