[发明专利]一种金属盐/γ-Al2O3蓄热型催化剂载体的制备方法

说明书

技术领域

本发明提供一种具有蓄热功能的催化剂载体的制备方法，特别是涉及一种金属盐/γ-Al₂O₃蓄热型催化剂载体的制备方法，属于应用催化技术领域。 

背景技术

近年来，大孔金属氧化物材料的研究引起了人们广泛的兴趣，因为它在过滤分离材料、催化剂载体、色谱载体、细胞固定载体等研究领域有着广泛的应用前景。如大孔金属氧化物材料的研究为解决重油催化领域中重油分子在催化剂孔道内扩散阻力过大，因而阻碍产物液体收率提高以及影响选择性的改善等问题提供了机会。 

氧化铝是一种非常重要的金属氧化物，它广泛地应用在结构和功能陶瓷、磨料、医药、环保、国防、吸附剂、催化剂及其载体中。用作吸附剂、催化剂及其载体的多孔氧化铝，一般又被称为γ-Al₂O₃即“活性氧化铝”，具有抗破碎强度高，表面积适中、孔径与孔隙可调、吸附性能好、表面酸性、热稳定性良好的特点。 

在众多有催化剂参与的化学反应中，由于反应放热或者加热不均造成的局部过热（热点）引起催化剂严重烧结是导致催化剂失活的一个重要原因。虽然改善催化剂载体的物理性质（如比表面积、孔隙构造和堆密度等）能一定程度上减轻这一危害，但并不能从根本上解决问题。 

蓄热技术是调和热能供给与需求在时间和空间上不相匹配矛盾的常用手段。特别是相变蓄热技术以其蓄热密度大、相变时温度稳定、体积小、设计灵活等优点已在太阳能储存和电子器件热管理等诸多 领域得到了广泛的应用。金属盐（包括混合盐）同其它类高温相变材料相比，最大的优点是物质的熔融温度可调性，可根据需要将各种盐类配制成100～890℃温度范围内使用的蓄热物质，且熔融时体积变化小，传热好。 

发明内容

本发明提出将γ-Al₂O₃催化剂载体与金属盐经特殊工艺复合，得到蓄热密度大、吸放热迅速且能适应各类反应的蓄热型催化剂载体，以解决催化反应过程热点问题的新思路。 

本发明通过下列技术方案实现：一种金属盐/γ-Al₂O₃蓄热型催化剂载体的制备方法，采用硝酸铝为铝源、改性聚苯乙烯微球为模板剂制备大孔γ-Al₂O₃，再将金属盐浸渍到大孔γ-Al₂O₃的孔道中，最终获得具有蓄热型的γ-Al₂O₃。 

上述方法的具体步骤如下： 

（1）氧化铝载体的制备：在室温下，将10～30g硝酸铝溶解15～60mL水中，搅拌的同时向硝酸铝溶液中缓慢滴加质量浓度为3.5％的稀氨水直至生成氢氧化铝凝胶；再将氢氧化铝凝胶用水经3～5次洗涤离心处理，以除去凝胶中的NO₃^-和NH₄⁺等杂离子；然后将1～5mL质量分数为65%的浓硝酸加入到氢氧化铝凝胶中，搅拌10～20min，放置在100～120℃烘箱内加热至透明或淡蓝色，得到铝溶胶，即氧化铝载体；

（2）聚苯乙烯微球的制备及改性：按下列配比备料：水150mL、乳化剂0.0425g、引发剂0.0833g、缓冲剂0.0833g和苯乙烯18.3mL，将水、乳化剂和缓冲剂加热至85℃，在搅拌下加入苯乙烯，同时开始氮气保护，1h后，加入引发剂，维持温度不变反应18h，得到固体质量分数约为8～12％的聚苯乙烯微球悬浮液；取10mL聚苯乙烯微球悬浮液加入质量分数为1％的聚二烯丙基二甲基氯化铵溶液5mL，搅拌1～2min后进行超声处理5～7min，再静置30 min，使其吸附充分；然后经2次离心分离处理，除去未吸附的聚二烯丙基二甲基氯化铵，即得到改性后的聚苯乙烯微球悬浮液；

（3）大孔γ-Al₂O₃催化剂载体材料的制备：将步骤（1）得到的氧化铝载体与步骤（2）得到的改性后的聚苯乙烯微球悬浮液按1:1～1:1.5的体积比混合成共混物，将共混物搅拌或超声分散均匀，加入质量分数为30%的硝酸铝溶液，并搅拌均匀，静置20～30min后至凝胶体系形成，然后在60～100℃下加热干燥，待分散介质完全被蒸发后取出，再在500～700℃下煅烧1～2h，即得大孔γ-Al₂O₃催化剂载体材料；