[发明专利]高比表面积铝酸锌、其制备方法和其在汽车尾气处理中的用途

说明书

本发明涉及一种具有高比表面积的铝酸锌、所述铝酸盐的前体组合物、所述铝酸盐和所述组合物的制备方法以及所述铝酸盐在气体特别是汽车尾气的处理方法中的用途。

已知由汽车发动机或工厂排放的废气中减少氮氧化物(NO_x)排放量构成主要的环境保护问题。在汽车中，特别使用“三元催化剂”，该催化剂化学计量地使用存在于混合物中的还原气。然而，任何过量的氧都会导致催化剂性能严重劣化。

然而，一些发动机例如以稀混合气模式运转的柴油机或汽油机虽然能节省燃料，但是却会排放出固定地含有大量例如至少5％过量氧的尾气。因而标准三元催化剂对于从这些发动机中排放出NO_x没有作用。而且，由于目前已经扩展到这类发动机的汽车后燃标准更加严格，使得有必要限制NO_x的排放。

就这些发动机来说，已经提出过基于尖晶石形式铝和锌的催化剂。然而，由于这些催化剂在高温时不具有非常高的比表面积，因此必须对它们进一步改性。目前，表面稳定性即在高温时能够保持高的表面积的能力是有可能改进催化剂性能的一个方面。

因此需要具有高比表面积的尖晶石型催化剂。

为此，本发明的铝酸锌的特征在于，在800℃被煅烧8小时后，其具有至少85m²/g的比表面积。

本发明也涉及铝酸锌的前体组合物，其特征在于包含锌和铝的化合物，且其能够在被煅烧后形成铝酸锌，该铝酸盐在800℃被煅烧8小时后具有至少85m²/g的比表面积。

本发明的另一主题是铝酸盐或上述类型组合物的制备方法，所述方法的特征在于包含下面步骤：

-将锌盐和烷氧基铝在溶剂介质中接触；

-通过加入相对于烷氧基铝过量的水使由此形成的混合物水解；

-回收形成的沉淀物并任选地将其干燥，于是获得前体组合物；

-如果需要，将所述沉淀物煅烧，于是获得铝酸盐。

通过阅读下面的描述以及用于说明本发明的各种具体但非限制性实施例，本发明的其它特征、详细内容和优点会得到更加充分展现。

本发明的铝酸盐是铝酸锌。其具有尖晶石型的结构ZnAl₂O₄。它可以相对于ZnAl₂O₄呈现一个或多个贫锌或富锌相形式，这些相满足式Zn_1-xAl₂O_4-δ和Zn_1+xAl₂O_4+δ，其中0＜x≤0.95。x的数值可更特别地满足下面的关系式：0＜x≤0.85、0＜x≤0.8和更特别地0＜x≤0.5。最后，x可满足关系式0.4≤x≤0.85。所述铝酸盐还可含有一种或多种添加剂。这些添加剂可以选自元素周期表第ⅠA、ⅡA、ⅦA～ⅠB族的元素和选自锡、镓和稀土族。

可以参考的元素周期表是在《法国化学会通讯增刊》1号(1966年1月)中出版的元素周期表。另外，术语“稀土族”指的是钇族元素和原子序数介于57～71(包括端值在内)的元素周期表的元素。

作为第ⅦA族元素，更具体地提及锰；作为第Ⅷ族元素，特别可提及铁；作为第ⅠB族元素，可特别提及铜和银。

这些添加剂作为锌或铝的部分替代物特别可存在于铝酸盐中。

本发明的铝酸盐的一个特征是其比表面积。术语“比表面积”在本说明书的其余部分指的是按照期刊《美国化学会志》60,309(1938)”中所述的Brunauer-Emmett-Teller方法确定的ASTM D3663-78标准，由氮气吸附测定的BET比表面积。

即使在升温下被煅烧之后，本发明的铝酸盐仍然具有高表面积值。因此，在800℃煅烧8小时后，所述比表面积是至少85m²/g。仍是在800℃煅烧8小时之后，其可以是至少90m²/g，更特别是至少100m²/g。可以达到至少120m²/g的数值。