【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于氢氧化锆领域，具体涉及一种氢氧化锆及制备方法和应用。
技术介绍
1、氢氧化锆是一种不溶于水，碱性稍强的两性氢氧化物，其无毒无味，不溶或稍微溶于水，不溶于醇、碱和铵盐溶液，易溶于盐酸等无机酸，在500℃时分解成二氧化锆和水。由于具有两性，能与酸碱反应，熔融时与强碱生成晶状正锆酸盐。由锆盐水溶液与烧碱(或氨水)水溶液作用，首先得到的氢氧化锆称为α型锆酸，能溶于稀酸中。在加热条件下沉淀下来的称为β-型锆酸，难溶于水和酸。
2、氢氧化锆可以用于制造含锆化合物、颜料、染料、玻璃等，其主要用于制备锆及含锆化合物，也用于塑料，橡胶，离子交换树脂等行业的填充剂，催化剂，除臭剂及颜料等。氢氧化锆可用作分析试剂，也可用于铬化合物的制取和颜料的配制；用作其他锆产品中间体。
3、cn111422904a公开了一种氢氧化锆的生产方法，该方法包括将氧氯化锆溶液与碱液同时加入反应槽中，生成氢氧化锆沉淀的步骤。cn107500351a公开了一种向锆溶液中通入氨气鼓泡来制备氢氧化锆的制备方法。然而，这些技术中陈述的生产方法并没有公开如何制备具有规则形貌的纳米氢氧化锆。
4、氢氧化锆的催化性能受其表面的原子排布和不饱和键数量的影响，而氢氧化锆的形貌极大地影响其表面的原子排布和表面不饱和键的数量，因此氢氧化锆的形貌也会影响氢氧化锆的催化性能。
技术实现思路
1、针对现有技术存在的问题，本专利技术提供了一种纳米氢氧化锆及其制备方法和应用。该制备方法无需添加大分子的有机分散
2、本专利技术第一方面提供一种氢氧化锆。所述氢氧化锆具有球形和或类球形形貌。优选地，所述氢氧化锆的粒径分布在25～75nm。
3、根据本专利技术，所述氢氧化锆中至少有80％以上，优选80％～95％的粒径分布在35～55nm。作为非限制性举例所述氢氧化锆中有82％、84％、86％、88％、90％、92％、94％等的粒径分布在35～55nm。
4、根据本专利技术，所述氢氧化锆中有5％～20％的粒径分布在≥25nm且＜35nm和/或＞55且≤75nm。作为非限制性举例所述氢氧化锆中有18％、16％、14％、12％、10％、8％、6％等的粒径分布在≥25nm且＜35nm和/或＞55且≤75nm。
5、根据本专利技术，所述氢氧化锆的比表面积为300～371m2/g；孔体积为0.30～0.45cm3/g。
6、本专利技术第二方面提供了上述氢氧化锆的制备方法。所述方法包括如下步骤：
7、(1)将锆盐溶液和碱溶液并流滴加入反应器内，形成沉淀物；
8、(2)将步骤(1)的沉淀物水热老化、干燥得到所述氢氧化锆。
9、步骤(1)中所述碱溶液是由氨水与添加剂混合而得。所述碱溶液包括氨和添加剂；所述添加剂包括乳酸、乳酸铵、乙醇酸、乙醇酸铵、碳酸铵、碳酸氢铵中的一种或多种，优选乙醇酸、乙醇酸铵、碳酸铵、碳酸氢铵中一种或多种。
10、根据本专利技术，步骤(1)所述碱溶液中，氨的含量为4wt％～20wt％。
11、根据本专利技术，步骤(1)所述锆盐溶液中，锆盐的含量为10wt％～50wt％。所述锆盐包括氧氯化锆、硝酸锆中一种或两种。
12、根据本专利技术，步骤(1)所述添加剂与锆盐中锆元素的摩尔比为0.03～0.2：1，优选0.05～0.15：1。作为非限制性举例，添加剂与锆盐中锆元素的摩尔比可以为：0.06、0.08、0.09、0.11、0.12、0.13、0.17、0.18等等。
13、根据本专利技术，步骤(1)所述氨与锆盐中锆元素的摩尔比为nh3：zr＝2:1～4.5:1。
14、根据本专利技术，步骤(1)中，滴加锆盐溶液和碱溶液的同时，要对反应器内形成的反应溶液进行搅拌。同时通过控制锆盐溶液和碱溶液加入速度，来控制反应器内反应溶液的ph为7～10优选7～8。进一步，反应溶液的温度为35～50℃。
15、根据本专利技术，步骤(2)中所述水热老化的条件为：温度90℃～115℃，时间8～72小时。水热老化后对水热老化产物进行冷却和或洗涤。冷却至35℃以下优选10～35℃。
16、根据本专利技术，步骤(2)中所述干燥的条件为：温度110℃～120℃时间24h～48h。
17、根据本专利技术，步骤(2)所述氢氧化锆具有球形和或类球形形貌。优选地，所述氢氧化锆的粒径分布在25～75nm。
18、根据本专利技术，步骤(2)所述氢氧化锆中至少有80％以上，优选80％～95％的粒径分布在35～55nm。作为非限制性举例所述氢氧化锆中有82％、84％、86％、88％、90％、92％、94％等等的粒径分布在35～55nm。
19、根据本专利技术，步骤(2)所述氢氧化锆中有5％～20％的粒径分布在≥25nm且＜35nm和/或＞55且≤75nm。为非限制性举例所述氢氧化锆中有18％、16％、14％、12％、10％、8％、6％等等的粒径分布在≥25nm且＜35nm和/或＞55且≤75nm。
20、根据本专利技术，步骤(2)所述氢氧化锆的比表面积为300～371m2/g；孔体积为0.30～0.45cm3/g。
21、本专利技术第三方面提供了上述氢氧化锆作为催化剂载体的应用。
22、根据本专利技术，优选地，所述应用为在正丁烷异构化催化剂中的应用。
23、与现有技术相比，本专利技术的有益效果如下：
24、(1)本专利技术氢氧化锆具有球形和或类球形形貌。所述氢氧化锆的粒径分布在25～75nm。本专利技术的球形纳米氢氧化锆可以用作催化剂载体，优选作为载体制备正丁烷异构化催化剂的应用。
25、(2)本专利技术的制备方法中，用并流沉淀法制备氢氧化锆。优选地，在反应体系中加入添加剂，即乳酸、乳酸铵、乙醇酸、乙醇酸铵、碳酸铵、碳酸氢铵中的一种或多种，并控制添加剂的用量。添加剂的作用为使锆离子与氢氧化锆之间形成中间缓冲物种，如乳酸锆、乙醇酸锆、碱式碳酸锆等，使其生成小颗粒的氢氧化锆。
26、本专利技术的制备方法无需添加大分子的有机分散剂或使用有机锆源，具有工艺流程简单、易于操作控制的优点，本专利技术制备方法合成的氢氧化锆为球形和或类球形形貌。可以用作催化剂载体，优选作为载体制备正丁烷异构化催化剂的应用。
27、(3)本专利技术应用中，所述氢氧化锆可以用于催化剂载体，优选作为载体制备正丁烷异构化催化剂的应用。
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1.一种氢氧化锆，其特征在于，所述氢氧化锆具有球形和/或类球形形貌；优选地，所述氢氧化锆的粒径分布在25～75nm。
2.根据权利要求1所述氢氧化锆，其特征在于，所述氢氧化锆中至少有80％以上，优选80％～95％的粒径分布在35～55nm。
3.根据权利要求1所述氢氧化锆，其特征在于，所述氢氧化锆的比表面积为300～371m2/g；孔体积为0.30～0.45cm3/g。
4.一种氢氧化锆的制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
5.根据权利要求4所述方法，其特征在于，步骤(1)所述添加剂与锆盐中锆元素的摩尔比为0.03～0.2：1，优选0.05～0.15：1。
6.根据权利要求4所述方法，其特征在于，步骤(1)所述氨与锆盐中锆元素的摩尔比为NH3：Zr＝2:1～4.5:1。
7.根据权利要求4所述方法，其特征在于，步骤(1)中通过控制锆盐溶液和碱溶液加入速度，来控制反应器内反应溶液的pH为7～10优选7～8；进一步，反应溶液的温度为35～50℃。
8.根据权利要求4所述方法，其特征在于，步骤
9.根据权利要求4所述方法，其特征在于，步骤(2)中所述水热老化的条件为：温度90℃～115℃，时间8～72小时。
10.根据权利要求4所述方法，其特征在于，步骤(2)中所述干燥的条件为：温度110℃～120℃，时间24h～48h。
11.权利要求1～3任一项所述氢氧化锆或权利要求4～10任一项所述方法制备的氢氧化锆作为催化剂载体的应用。
12.根据权利要求11所述应用，其特征在于，所述应用为在正丁烷异构化催化剂中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种氢氧化锆，其特征在于，所述氢氧化锆具有球形和/或类球形形貌；优选地，所述氢氧化锆的粒径分布在25～75nm。
2.根据权利要求1所述氢氧化锆，其特征在于，所述氢氧化锆中至少有80％以上，优选80％～95％的粒径分布在35～55nm。
3.根据权利要求1所述氢氧化锆，其特征在于，所述氢氧化锆的比表面积为300～371m2/g；孔体积为0.30～0.45cm3/g。
4.一种氢氧化锆的制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
5.根据权利要求4所述方法，其特征在于，步骤(1)所述添加剂与锆盐中锆元素的摩尔比为0.03～0.2：1，优选0.05～0.15：1。
6.根据权利要求4所述方法，其特征在于，步骤(1)所述氨与锆盐中锆元素的摩尔比为nh3：zr＝2:1～4.5:1。
【专利技术属性】
技术研发人员：邵益，吕建刚，刘波，陈冲，金萍，周海春，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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