[发明专利]一种催化剂载体及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于石油化工催化领域，具体涉及一种催化剂载体及其制备方法。 

背景技术

氧化铝(Al₂O3₎是一公知的用于许多催化剂体系的载体，还公知氧化铝具有许多结晶相例如α-氧化铝(通常表示为α-氧化铝或α-Al₂O₃)、γ-氧化铝(通常表示为γ-氧化铝或γ-Al₂O₃)以及众多的氧化铝多晶型物。在催化领域中，γ-Al₂O₃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，γ-Al₂O₃是一个特别好的选择。此外，所述缺陷尖晶石结构具有赋予γ-Al₂O₃一些独特性能的空阳离子位点。γ-Al₂O₃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。 

γ-Al₂O₃通常被用于机动车催化剂和工业催化剂的催化剂载体。γ-Al₂O₃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埃和孔体积为0.5至＞1cm³/g的大量孔，这些特征使得γ-Al₂O₃成为通常用于催化剂载体的特定类型的氧化铝的原料。 

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100℃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，A1O(OH))。在450℃以上的温度下的继续脱水导致从勃姆石向γ-Al₂O₃的转化。进一步加热可能导致表面积缓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缓慢转化。因此，当将γ-Al₂O₃加热至高温时，所述原子的结构崩塌而使得所述表面积显著降低，在1100℃以上的更高温度处理最终提供α-Al₂O₃一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α-氧化铝具有更低的表面积，但其是在高温下最稳定的氧化铝。不幸地，由于紧密的晶格赋予给α-氧化铝颗粒相对低得表面积，因此α-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载体和/或催化剂在高温、高压和/或高水蒸气压力的条件下进行，延长的对高温(如1000℃)暴露并伴有大量的氧气或水蒸气可能由于载体烧结而导致催化剂失活，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。公知的是将稳定型金属，例如镧，加入氧化铝中，可以稳定所述氧化铝结构。具体地，美国发明专利US6255358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γ-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，美国发明专利US5837634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γ-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，在一个实施例中，将勃姆石氧化铝、硝酸和稳定剂(例如硝酸镧的混合物)分散并在177℃(350°F)下将该混合物陈化4小时，随后，在1200℃下将形成的粉末煅烧3小时。