[发明专利]高耐热改性氧化铝及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种氧化铝催化材料及其制备方法，特别涉及一种适用于汽车尾气净化、有机废气消除和天然气催化燃烧等废气净化或催化燃烧的氧化铝催化材料。

背景技术

减少汽车尾气污染、保护大气环境质量，实现生态环境和社会的可持续发展，是目前及未来相当长时间内我国环境保护的重要课题之一。

为减少污染，必须从提高汽油品质、改善发动机燃烧状态和增加尾气净化催化效率三方面进行突破。到目前为止，使用汽车尾气净化催化剂是最有效途径就是通过三元催化装置来降低尾气中HC、CO和NOx三种有毒气体的含量。

三效催化剂主要是由起催化作用的贵金属活性组分、含CeO₂催化助剂（储氧材料）和用于支撑活性组分的氧化铝载体组成。

高温下氧化铝容易烧结，使其比表面积明显减小，使负载的活性组分聚集和催化活性下降。随着催化燃烧和环境保护催化（如汽车尾气的催化净化和有毒、有害废气的催化净化）等技术的迅速发展，对催化剂的载体提出了更高的要求，需要载体既具有良好的热稳定性又具有较大的比表面积。因此，迫切需要研究开发对高温稳定的大比表面积的新型氧化铝材料。

为提高载体的热稳定性，国内外都进行了诸多研究。

专利CN1250455C公布了一种制备高温高表面积氧化铝及含铝复合氧化物的方法。该发明介绍了以表面活性剂、助表面活性剂、非水溶性有机溶剂、水、无机盐和碱性物质为原料制成反相微乳液后，将两种微乳液混合进行反应生成溶胶，经过滤、干燥、焙烧等处理后可获得高热稳定性的氧化铝及含铝复合氧化物材料。

专利CN102381722A公开了一种活性氧化铝的制备方法，该发明介绍的技术方案为：氢氧化铝快速脱水制得一般活性氧化铝粉，在拟薄水铝石浆液中，加入硝酸铝，制得晶种，再将制得的一般活性氧化铝粉与晶种置入水合反应槽中，进行水合反应，最终制得活性氧化铝粉。

无论是反相微乳液法制备氧化铝及含铝复合氧化物的方法，还是由拟薄水铝石制得晶种，再与一般活性氧化铝粉进行水合反应制得活性氧化铝的方法，都有工艺复杂，成本较高，不利于工业化批量生产的缺点。

专利CN102701246A公布了一种高热稳定稀土改性氧化铝的制备方法，该方法的制备步骤为：将拟薄水铝石用硝酸反应制成铝溶胶，将镧元素的可溶性盐溶于水中制成水溶液，然后将铝溶胶与镧溶液按照一定比例混合得到改性铝溶胶；将改性铝溶胶与改性碱性沉淀剂进行混合共沉淀，再经真空抽滤、洗涤、煅烧、粉碎后得到稀土改性氧化铝。

专利CN102491389A公布了一种耐高温大比表面积氧化铝的制备方法，它是将碱土金属或稀土元素加入到水中或乙醇水溶液中制成稳定剂溶液，然后将稳定剂溶液加入到用拟薄水铝石制成的悬浮液中，在经过浸渍、蒸干、焙烧等工序后制得活性氧化铝。

胶溶法和浸渍法是目前制备改性氧化铝的常规方法，但通常都是对拟薄水铝石进行处理和改性，制得的改性氧化铝在高温老化后比表面积会大幅度下降，耐热性不好。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高耐热改性氧化铝及其制备方法，克服现有技术存在的问题。

本发明所述的高耐热改性氧化铝，其特征在于，由氧化铝与热稳定助剂组成，其中热稳定助剂的含量为氧化铝质量的1%-5%。

所述热稳定助剂优选自氧化锆、氧化钡或二氧化锰中的一种或几种。

所述的高耐热改性氧化铝，比表面积为200～260m²/g，1000℃焙烧4h后比表面积为150～190m²/g，中心粒径D50=3-6μm。

术语“D50”指的是一个样品的累计粒度分布百分数达到50%时所对应的粒径。它的物理意义是粒径大于它的颗粒占50%，小于它的颗粒也占50%。

所述的高耐热改性氧化铝的制备方法，包括以下步骤：

(1)铝源的预处理：将拟薄水铝石在400-500℃焙烧2-4h，得活性氧化铝前驱体；然后将活性氧化铝前驱体分散到去离子水中，配成质量分数为20%-50%的悬浊液，加热至50-70℃，加入有机酸，搅拌1-3h，得铝溶胶A；

所述的有机酸为氨基磺酸、羟基乙酸或草酸中的一种，添加量为活性氧化铝前驱体质量的10%-30%。

(2)改性：将热稳定助剂的可溶性盐分散在去离子水中，配成热稳定助剂质量分数为10%-30%水溶液，得到溶液B；

所述的热稳定助剂的可溶性盐优选自硝酸锆、硝酸钡、硝酸锰中的一种或几种；所述的热稳定助剂的可溶性盐的添加量，以质量百分比计，为活性氧化铝前驱体的1.7%～15%；