作为催化剂载体的稳定的快速煅烧的三水铝石制造技术

一种可用于化学反应和机动车领域中的低成本载体通过在含水酸性溶液中将快速煅烧的三水铝石再水合而形成。随后可以通过掺杂稳定金属例如镧而使该再水合的载体稳定。该氧化铝载体具有优良的热稳定性、高钠耐受性、在低贵金属加载量下的高活性、以及高的孔体积和表面积。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】作为催化剂载体的稳定的快速煅烧的三水铝石的制作方法作为催化剂载体的稳定的快速煅烧的三水铝石本专利技术 一般地涉及新型氧化铝基载体和其在催化剂中的用途。
技术介绍
公知负载的催化剂体系的效率通常与载体上的表面积相关。对于使用 贵金属催化剂或其他昂贵催化剂的体系而言尤其如此。所述表面积越大， 则更多的催化物质暴露于所^应物下并且需要较少的时间和较少的催化 物质来维持高生产率。氧化铝(A1203)是一种公知的用于许多催化剂体系的栽体。还公知氧 化铝具有许多结晶相例如a-氧化铝(通常表示为a-氧化铝或a-Al203 ) 、 ？ 氧化铝(通常表示为？氧化铝或Y-A1203)以及众多的氧化铝多晶型物。在 催化领域中，Y-Al203是特别重要的具有广泛技术重要性的难熔的无机氧化 物，其通常充当催化剂载体。由于赋予其开放和能够实现高表面积的结构 的缺陷尖晶石晶格，因此对于催化应用而言，？Al203是一个特别好的选择。 此外，所述缺陷尖晶石结构具有赋予y-A1203 —些独特性能的空阳离子位点。，Al203构成已知为活化的过渡型氧化铝系列的一部分，这样称呼的原因是它可以过渡至不同多晶型物的一系列氧化铝中的一种。Santos等 (Materials Research, 2000; 3巻(4)， 104-114页)披露了使用电子显微 研究的不同的标准过渡型氧化铝，而Zhou等(Acta Cryst., 1991， B47 巻，617-630页)和Cai等(Phys. Rev. Lett.， 2002， 89巻，235501页)描述了 y-Al203转换成e-Ai2o3的机理。A1203被通常用作用于机动车催化剂和工业催化剂的催化剂载体。 y-Al203具有面心立方体的紧密堆积的氧亚晶格结构，该结构具有通常为 150~300m2/g的高表面积、直径为30-120埃和孑L体积为0.5 l>lcm3/g的大量孔。这些特征是使得？入1203成为通常用作催化剂载体的特定类型的 氧化铝的因素.可以根据晶格的排列将铝氧化物和相应的水合物分类。 一系列中的一些过渡形式是已知的；例如在lOOt:以上伴随着水蒸气存在的三水合氧化 铝(三水铝石，Al(OH)3 )的低温脱水提供了 一水合氧化铝(勃姆石， AIO(OH))。在450X:以上的温度下的继续脱水导致从勃姆石向y-A1203 的转化。进一步加热可能导致表面积緩慢而连续的损失以及向具有更低表 面积的其他氧化铝多晶型物的緩'H转化。因此，当将y-A1203加热至高温时，所述原子的结构崩塌而使得所ii^面积显著降低。在iioox:以上的更高温度处理最终提供0^1203， 一种通常用于磨料和难熔材料的更致密、更 硬的铝氧化物。尽管a-氧化铝具有最低的表面积，但其是在高温下最稳定 的氧化铝。不幸地，由于紧密的晶格-其赋予给a-氧化铝颗粒相对低的表 面积，因此a-氧化铝的结构不是非常适合于某些催化应用。氧化铝普遍被作为用于许多多相催化工艺的载体和/或催化剂。这些催 化工艺中的一些在高温、高压和/或高水蒸汽压力的条件下进行。延长的对 高温(通常例如IOOOC )的暴露并伴有显著量的氧气和有时水蒸气可能由 于栽体烧结而导致催化剂失活。氧化铝的烧结已在文献中被广泛报导(参 见例如Thevenin等，Applied Catalysis A: General, 2001， 212巻，189-197 页)并且由于操作温度增加所致的氧化铝的相转变通常伴随着表面积的急 剧下降。为了防止该失活现象，已经对稳定氧化铝载体以抵抗热失活作了 多种尝试(参见Beguin等，Journal of Catalysis, 1991, 127巻，595-604 页；Chen等，Applied Catalysis A: General, 2001， 205巻，159-172页)。例如，公知的是将稳定化金属例如镧加入氧化铝中(一种又称为金属 掺杂的方法)可以稳定所述氧化铝结构。具体地，US6，255，358披露了一种 能有效用于提高所述催化剂的热稳定性的包含掺杂有一定量的氧化镧、氧 化钡或其组合的y-氧化铝载体的催化剂。该专利披露了一种包含以每100 重量份的载体计约10~70重量份的钴和任选的组分、包括约0.5~8重量份 的氧化镧的催化剂。类似地，US5，837，634披露了一种制备对高温表面积损失具有增强的耐受性的被稳定的氧化铝、例如Y-氧化铝的方法，例如通过 将氧化镧加入前体勃姆石氧化铝中。在一个实例中，将勃姆石氧化铝、硝酸和稳定剂例如硝酸镧的混合物分敉并在177X: (350°F)下将该混合物陈 化4小时。随后，在1200匸下将形成的粉末煅烧3小时。一般而言，现有技术已集中于通过使用少量氧化镧(通常低于10%、 并在大多数实践中为l~6wt%)来稳定氧化铝、主要是？氧化铝。在 Characterization of lanthana/alumina ， S. Subramanian等,Journal of Molecular Catalysis, 69巻，1991， 235-245页中，形成了氧化镧/氧化铝 复合氧化物。发现当氧化镧重量加载量增加时，M在所述复合氧化物中 的氧化镧的表面积也增加并在8%La203加载量达到平稳段。还发现当氧化 镧加栽量增加超过8%时，所述复合氧化物的总BET表面积急剧下降。该 复合氧化物通过初湿含浸法而制备，其中用六7jC合硝酸镧浸渍氧化铝、将 所述前体干燥和然后在6001C下煅烧16小时。对于大多数氧化镧摻杂的氧化铝组合物而言，所述镧为氧化镧的形式。 在Dispersion Studies on the System La203/Y-Al203 ， M.Bettman等， Journal of Catalysis, 117巻，1989， 447-454页中，通过用含水硝酸镧浸 清、随后在多种温度下'煅烧而制备具有不同镧浓度的氧化铝样品。发现直 到8.5jimo1 La/m2的浓度，所述氧化镧处于2维重叠层的形式，其通过XRD 不可见。对于更大的氧化镧浓度而言，所述过量氧化镧形成通过XRD可 检测到的结晶氧化物。在煅烧至650C的样品中，所述结晶相为立方氧化 镧。在8001C下煅烧之后，所述氧化镧反应形成铝酸镧LaA103。机动车催化剂主JH吏用具有高热稳定性和高表面积的氧化铝载体。对高表面积是重要的。出于这些原因，y-氧化铝是在机动车、化学和高温催 化应用中最常用类型的氧化铝。p國氧化铝，又被称为快速媒烧(flash-calcined)的三水铝石，是氧化 铝家族的最重要成员之一。p-氧化铝的两个最显著的特性是其高孔隙率和 低成本。然而，p-氧化铝具有限制p-氧化铝的更大可用性的若干缺点。例如，p-氧化铝由于其高自由能而因此不稳定、呈高反应性，并且由于用于 形成p-氧化铝的快i^Jl水方法而因此是无定形的。尽管再水化一定程度上 有助于形成结晶勃姆石结构，但就孔隙和表面而言，所得的材料仍然主要 具有不定的结构，这导致其低热稳定性，p-氧化铝中的高钠杂质含量进一 步损害了其用于对钠杂质非常敏感的那些应用(例如贵金属催化)的可用 性。由于这些缺陷，因此p-氧化铝尚未与高温催化剂例如三效本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种氧化铝基催化剂载体，其包含用含水酸性溶液再水合的快速煅烧的三水铝石。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2005-10-31 11/263,2421.一种氧化铝基催化剂载体，其包含用含水酸性溶液再水合的快速煅烧的三水铝石。2. 权利要求1的栽体，其中所述再水合的快速煅烧的三水铝石具有 <400ppm的钠杂质含量。3. 权利要求1的栽体，其中所述再水合的快速煅烧的三水铝石掺杂 有约(K24wtn/。的稳定金属。4. 权利要求3的栽体，其中所述稳定金属包括碱土金属、硼、硅、 磷、稀土金属和其与镧的组合，并且其中所述掺杂的再水合的快速煅烧的 三水铝石被撒烧和所述稳定金属为其氧化物形式。5. 权利要求l的栽体，其中所述载体的表面积超过80mVg，所述载 体的孔体积为至少0.20cc/g并包含负载在其上的至少一种贵金属或贱金属 催化剂。6. —种通过以下方式将来自内燃机的气态料流催化转化的方法将 所述气态料流与包含用含水酸性溶液再水合的快速败烧的三水...

【专利技术属性】
技术研发人员：XD杨，
申请(专利权)人：巴斯福催化剂公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]