一种高比表面积增强型整体式氧化铝负载铁催化剂 |
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| 申请号 | CN201710042024.7 | 申请日 | 2017-01-20 | 公开(公告)号 | CN106732600A | 公开(公告)日 | 2017-05-31 |
| 申请人 | 平潭自贸区金瑜环保材料有限公司; | 发明人 | 不公告发明人; | ||||
| 摘要 | 本 发明 属于催化技术领域，涉及一种高 比表面积 增强型整体式 氧 化 铝 负载 铁 催化剂，包含催化剂制备方法与催化剂产品特征。其中制备方法使用如下原料：铝前体、铁前体、第一添加物、第二添加物、 酸溶液 、 支撑 性材料：使用整体式催化剂成型模具；包含以下步骤：一、制备成型前体；二、填装包裹体；三、对包裹体施加压 力 ；四、成型 块 体的程序 焙烧 。该方法所得产品还同时具备以下特征：单个催化剂块体的 质量 可达1~100 g；催化剂的总体比表面积为150~550 m2/g；单个催化剂块体中的铁元素质量含量可达0.3~15 %；催化剂的X‑射线衍射峰只包含氧化铝的谱学特征，而不含关于铁组分的谱学特征。产品具有应用前景。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种高比表面积增强型整体式氧化铝负载铁催化剂，包含催化剂制备方法与催化剂产品特征，其特征在于，其中催化剂制备方法使用如下原料： |
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| 说明书全文 | 一种高比表面积增强型整体式氧化铝负载铁催化剂技术领域[0001] 本发明属于催化技术领域，涉及一种高比表面积增强型整体式氧化铝负载铁催化剂及其制备方法，具体地，涉及一种将铁前体、支撑性材料与氧化铝前体泥坯一次成型为具有高比表面积的增强型整体式氧化铝负载铁催化剂及其制备方法。 背景技术[0002] 众多的工业生产过程包含催化反应过程，尤其是化工产品生产、能源物质生产以及环境保护过程中。工业应用的催化剂中，负载型过渡金属催化剂是非常常见的一种类型。铁是地壳中含量最多的一种过渡金属，也是人类最早使用的材料之一，在催化过程也也充当重要的角色。例如，负载型铁催化剂常用于费托-合成、烷烃的催化氧化、脱硝、催化过氧化氢分解等重要过程。有时也作为一种助催化剂与其它活性金属组分共同使用。负载型催化剂从宏观形态上看，可以分为颗粒或粉末状铁催化剂，整体式催化剂，以及特定形状的催化剂。整体式催化剂相对于颗粒或粉末状铁催化剂来说有一些明显的优势。但是目前针对整体式负载型铁催化剂的制备方法还不多，尤其是整个块体都是铁催化剂的情形。 [0003] 专利CN105148914A公开的一种Fe2O3/Al2O3/堇青石催化剂及其制备方法，得到可用于脱硝的整体式催化剂。该催化剂制备包含使用铝溶胶涂在堇青石表面上的步骤。尽管该发明没有相关比表面积的具体信息，但是由于堇青石比表面积较低，因此整个催化剂比表面积将受到较大限制。对于负载型催化剂而言，活性组分的分散度对于催化活性至关重要；从X-射线衍射、脉冲吸收、透射电子显微镜等表征手段可以获得相关信息。从上述发明，读者无法得知相关铁组分的分散情况。北京化工大学报道的文献【陈能展等，LaAl1-xFexO3/Al2O3/FeCrAl催化剂的制备及其对甲烷燃烧催化性能，催化学报，2005，26卷，11期，1017页】中描述了一种以含铁三组分金属为活性组分，以氧化铝以及FeCrAl为二元载体的整体式铁催化剂制备方法。该方法先在FeCrAl合金片上涂上氧化铝浆料，经干燥后，浸渍由LaAl1-xFexO3粉末制成的浆料。该方法与上述专利类似，由于含有一个合金片，将大大影响催化剂总体的表面积。对于金属分布来说，虽然活性组分在氧化铝载体空间中可能具有较好的分散度，但是从整个催化剂块体上看，FeCrAl合金片占据较大空间，整个催化剂的活性组分分布不均匀。 [0004] 显然，对于整体式负载铁催化剂的制备而言，本领域还存在这改进制备方法的技术需求，尤其是制备高比表面积、高铁组分分散度、机械强度高、操作成本低的工艺方法的需求。 发明内容[0005] 本发明提出了一种高比表面积增强型整体式氧化铝负载铁催化剂及其制备方法，其技术路线是，先制作氧化铝与铁前体混合泥坯，再通过添加支撑性材料得到前体与支撑性材料的包裹体，而后通过成型模具压缩成型，再经过精细程序焙烧得到产品的技术路线。通过该技术路线可以得到高比表面积、微观上具备纳米级孔道、高机械强度的整体式氧化铝负载铁催化剂；同时该制备方法无须昂贵设备、原料来源简单、环境较友好、操作安全、成本较低。实现上述技术路线的具体技术方案是： 一种高比表面积增强型整体式氧化铝负载铁催化剂，包含催化剂制备方法与催化剂产品特征；其中催化剂制备方法使用如下原料： 铝前体：是氢氧化铝、拟薄水铝石的一种，或者上述物质任意比例的混合物； 铁前体：是氯化亚铁、氯化铁、硝酸亚铁、硝酸铁、硫酸亚铁、硫酸铁、醋酸亚铁、醋酸铁、碳酸亚铁、碳酸铁、草酸亚铁、草酸铁、乙酰丙酮铁、二茂铁、甲基二茂铁、乙基二茂铁、乙二胺四乙酸-铁络合物中的一种，或者上述物质任意比例的混合物； 第一添加物：是田菁粉、田菁胶、瓜尔胶、阳离子瓜尔胶、海藻酸钠、羧甲基纤维素、羧乙基纤维素、羧甲基纤维素钠、羧乙基纤维素钠、半乳甘露聚糖中的一种，或者上述物质任意比例的混合物； 第二添加物：是乙醇、丙醇、丁醇、乙二醇、丙二醇、聚乙二醇、聚乙烯醇、葡萄糖、果糖、蔗糖、麦芽糖、纤维二糖、颗粒度小于60目的炭黑、颗粒度小于60目的水溶性淀粉中的一种，或者上述物质任意比例的混合物； 酸溶液：一种水溶液，含有硝酸、硫酸、盐酸、醋酸、草酸、磷酸、柠檬酸、马来酸、酒石酸中的一种或者多种物质，水溶液的pH值在0.0 4.0的范围内； ~ 支撑性材料：金属丝、金属条、金属片、金属网或者碳纤维中的一种，或者上述类型材料以任意比例组合使用；其中金属的材质是铁、不锈钢、铜、铬、镍、锌、铝、钛、锰中的一种或者基于上述材质的合金材料；金属材质种类可以是上述材质的一种，或者多种以任意比例组合使用；对于金属丝、金属条或者碳纤维，其伸直长度不小于1 cm；对于金属片或者金属网而言，其外围轮廓投影面积不小于0.1 cm2。 [0006] 上述催化剂制备方法，使用整体式催化剂成型模具；该成型模具包括模具第一零件，模具第二零件与模具第三零件；模具第一零件包含一个圆柱形空腔；模具第二零件包含模具第二零件挤压部分与模具第二零件承压部分；模具第二零件挤压部分的几何形状为圆柱体，其具有一个挤压面，该挤压面的几何形状为圆形；模具第二零件承压部分具有一个承压面；模具第三零件包含模具第三零件挤压部分与模具第三零件承压部分；模具第三零件挤压部分的几何形状为圆柱体，其具有一个挤压面，该挤压面的几何形状为圆形；模具第三零件承压部分具有一个承压面；模具第二零件挤压部分的挤压面与模具第三零件挤压部分的挤压面可从模具第一零件所包含的圆柱形空腔的轴线方向放入。 [0008] 上述四个步骤的具体方法如下：步骤一、制备成型前体；具体方法如下： 取一定质量的铝前体、铁前体、第一添加物、第二添加物；其中铁前体中含铁元素的摩尔数与铝前体中含铝元素的摩尔数之比为0.003 0.12；第一添加物的质量是铝前体质量的~ 0.01 0.1倍；第二添加物的质量是铝前体质量的0 0.2倍；四种物质均匀混合，得到混合粉~ ~ 末；而后将酸溶液缓慢倒入混合粉末，形成面团状混合物，其中酸溶液的质量是铝前体质量的0.5 1.3倍；通过手或者挤条机对面团状混合物进行混捏，使得其中的铝前体、第一添加~ 物、第二添加物、酸溶液进一步均匀混合，形成一个泥坯，泥坯上没有明显的液滴；由上述混合物混捏得到的泥坯称为成型前体。 [0009] 步骤二、填装包裹体；具体方法如下：取一定质量的步骤一所述成型前体，其质量在2 400g范围内；取一定质量的支撑性~ 材料，其质量是成型前体质量的0.01 0.6倍；将成型前体与支撑性材料一起填装到整体~ 式催化剂成型模具第一零件所包含的圆柱形空腔内；装填后支撑性材料被成型前体包裹； 成型前体包裹支撑性材料后形成包裹体；将模具第二零件挤压部分与模具第三零件挤压部分分别从模具第一零件所包含的圆柱形空腔的两侧装入；填装包裹体所需材料与放置模具第二零件或模具第三零件的顺序不限；当模具第二零件挤压部分的挤压面、模具第三零件挤压部分的挤压面与模具第一零件所包含的圆柱形空腔内壁共同形成一个密闭腔体，并将上述包裹体封在该密闭腔体中，完成填装步骤。 [0010] 步骤三、对成型前体施加压力；具体方法如下：将组装好包裹体的整体式催化剂成型模具组合放在一台液压机上，模具第二零件承压部分的承压面、模具第三零件承压部分的承压面与液压机的施加压力部件接触，使得液压机所施加的压力可以作用于上述两个承压面；施加的压力大小在0.1 5 MPa范围内；施加~ 压力时间在 20 s 4 h范围内；而后从成型模具中取出受压后的成型前体得到成型块体。 ~ [0011] 步骤四、成型块体的程序焙烧；具体方法如下：对步骤三所述成型块体进行干燥操作，使部分挥发性水分与其它物质离开成型块体，直至成型块体干燥后的质量为干燥前的85%以下；干燥操作包含但不限于在空气中晾干、烘箱或马弗炉中烘干、真空干燥箱内干燥、干燥器内干燥、吹风吹干、日光晒干、红外灯烘干、离心机甩干等操作，或上述操作的任意组合操作；之后将成型块体置于一个具有程序控温功能的加热器内进行焙烧；焙烧的气氛为空气，或纯氧气，或任意含氧气比例超过20%的混合气体；程序焙烧中的温度与时间关系包含三个温度控制阶段，分别称为第一温控阶段、第二温控阶段与第三温控阶段；第一温控阶段具有一个起始温度，其值为20 150 oC范围内~ 的某个值，具有一个终止温度，其值为300 750 oC范围内的某个值；第一温控阶段从起始~ 温度到终止温度平均温度变化率在0.5 8 oC/min范围内；第一温度控制阶段的总时间在~ 30 min 12 h范围内；第二温控阶段具有一个起始温度，其值为300 750 oC范围内的某~ ~ 个值，具有一个终止温度，其值也为300 750 oC范围内的某个值；第二温控阶段从起始温~ 度到终止温度平均温度变化率在-2 2 oC/min范围内；第二温控阶段的总时间在1 6 h~ ~ o 范围内；第三温控阶段具有一个起始温度，其值为300 750 C范围内的某个值，具有一个~ 终止温度，其值为20 150 oC范围内的某个值；第三温控阶段从起始温度到终止温度平均~ 温度变化率在-8 -0.5 oC/min范围内；第三温控阶段的总时间在2 24 h范围内。 ~ ~ [0012] 完成步骤四之后，成型块体转化为最终产品，即高比表面积增强型整体式氧化铝负载铁催化剂；制备过程完成。 [0013] 通过对上述最终产品的表征，上述制备方法的产品，即高比表面积增强型整体式氧化铝负载铁催化剂，还同时具备以下产品特征：（1）单个催化剂块体的质量可达1 100 g； ~ （2）催化剂的总体比表面积为150 550 m2/g； ~ （3）单个催化剂块体中的铁元素质量含量可达0.3 15 %； ~ （4）催化剂的X-射线衍射峰只包含氧化铝的谱学特征，而不含关于铁组分的谱学特征。 [0014] 上述（2）（3）（4）的特征，不包含支撑性材料的结果贡献；这是由于这些表征结果为催化剂样品的采样表征，表征时避开了支撑性材料。 [0015] 由于氧化铝的X-射线衍射峰谱学特征为本领域人员熟知，因此本发明无需给出。 [0016] 上述（3）、（4）两点综合说明，在具有可观铁组分负载量的同时，铁组分在微观上具有很高的分散度。应该指出，本发明并非保护产品的表征测试方法，而是保护本发明所制得的产品应有的特征。本产品所用的表征测试方法都为本领域技术人员常用的方法。 [0017] 上述有关第二添加物中，部分物质含有的“60目”的表达法，使用了本领域对于颗粒或粉末状固体物质颗粒尺寸大小的一种惯用表达法。在本领域中，“目数”代表着一个具有均匀分布纵横线的筛网每英寸所含有的网格数。某颗粒可以通过这样的筛网，说明该颗粒尺寸小于相关目数的所规定的尺寸。例如，一个60目的筛网，若具有均匀分布纵横线，则每一英寸含有的网格数是60；如果某颗粒可以通过这样的筛网，可表达为该颗粒尺寸小于60目，具体地说，尺寸小于1英寸/60 = 2.54 cm/60 = 0.0423 cm。 [0018] 液压机是工业与实验室研究中的常用装置，指的是一种以液体为工作介质，用来传递能量或压力以实现各种工艺的机器。本发明利用液压机实现对被挤压物体两侧施加一定的压力，对于液压机的具体类型规格不做任何限制。 [0019] 对于上述步骤四中的“对步骤三所述成型块体进行干燥操作”，应该指出，在本领域中乃至众多领域中，将含水分或其它挥发性物质的固体物质进行干燥是一种常见的常规操作。干燥操作的基本目的是使部分或全部水分或其它挥发性物质离开固体。通常固体物质进行干燥，除了置于空气中自然晾干以外，还可以使用吹风机吹干，烘箱烘干，红外灯烘干，太阳晒干，真空干燥箱烘干，置于干燥器内进行干燥等操作方法，或者上述操作的任意组合操作。因此，如果使用上述任意一种操作或者多种操作组合对成型块体进行干燥，使得成型块体干燥后的质量比干燥前降低至85%或以下，在本发明中都属于等价操作。 [0020] 上述步骤四中所述的“具有程序控温功能的加热器”是催化剂、固体材料制备领域中常用的一种设备，即其可实现一个加热器内的温度按照某种事先设定的温度-时间关系曲线变化；加热器的具体形式自由，可以是但不限于管式炉、马弗炉、烘箱、电炉等。 [0021] 上述步骤四中平均温度变化率的定义如下：如果在某时刻t1时测温对象的温度值为T1，在另一个时刻t2时测温对象的温度值为T2，其中t2在t1之后，那么从t1到t2这段时间内，平均温度变化率可以表示为温度变化值与时间变化值的商，即(T2-T1)/(t2-t1)。如果温o o度以摄氏温标 C或热力学温标K为单位，时间以min为单位，平均温度变化率的单位为 C/min或K/min。这里oC/min与K/min的值完全相同。显而易见，由于温度与时间还具有其它常用单位，本领域技术人员可以自行进行单位的转化。 [0022] 物质的“比表面积”是表面科学中的基本概念，也是本领域中的常用物理量，指的是单位质量的物质所具有的表面积的大小。本领域对于物质“比表面积”常用的一个测定方法是基于低温氮气吸附-脱附等温线，而后通过Brunauer-Emmett-Teller方法计算物质的比表面积（结果常称为BET比表面积）；此类吸脱附等温线还可以得到固体物质所含的孔洞大小以及分布情况等信息，尤其是纳米级介观孔道大小以及分布的信息。 [0023] 本发明的积极效果如下：（1）增强型整体式氧化铝负载铁催化剂的制备工艺简单，原材料便宜，操作成本低，适合于大规模生产；增强型整体式氧化铝负载铁载体与普通整体式氧化铝负载型催化剂相比，其机械强度大大提高，使得后期使用寿命更长。 [0024] （2）制备工艺环境友好，除了使用一定量的无机酸或有机酸以外，其他材料基本都是无毒、无腐蚀性物质；而技术方案所列的无机酸与有机酸都是较为常用的化学物质，其使用方法、注意事项为本领域技术人员熟知。 [0025] （3）与大多数利用现有整体式底材而后涂上催化剂组分相比，一次成型减少了工艺步骤数目。 [0026] （4）现有大多数整体式催化剂比表面积较低（常低于<20 m2/g），而本发明的增强2 型整体式氧化铝负载铁催化剂的比表面积可高达550 m /g。由于支撑性材料所占比例较小，对总体表面积影响较小。产品还具有大量的纳米级介观孔道，尺寸在7 20 nm之间，使~ 其具有良好的催化、吸附应用前景。 附图说明 [0027] 附图1. 整体式催化剂成型模具示意图；1是模具第一零件；2是模具第二零件；3是模具第三零件；4是模具第一零件所包含的圆柱形空腔；5是模具第一零件所包含圆柱形空腔4的几何轴线，该轴线只是为了便于理解而画出，并非实际存在；6是模具第二零件挤压部分；7是模具第二零件承压部分；8是模具第二零件挤压部分的挤压面；9是模具第二零件承压部分的承压面；10是模具第三零件挤压部分；11是模具第三零件承压部分；12是模具第三零件挤压部分的挤压面；13是模具第三零件承压部分的承压面；14代表密闭于第一零件所包含的圆柱形空腔4内部的成型前体； 8、9、12、13四个箭头方向还代表当模具整体受到外力挤压之后，模具的受力方向示意。 具体实施方式[0028] 实施例一、一种高比表面积增强型整体式氧化铝负载铁催化剂，包含增强型整体式氧化铝负载铁催化剂制备方法与增强型整体式氧化铝负载铁催化剂产品特征；其中制备方法使用如下原料： 铝前体：氢氧化铝； 铁前体：二茂铁； 第一添加物：田菁粉与羧乙基纤维素钠的混合物，二者质量比为4.5比1； 第二添加物：颗粒度小于60目的炭黑； 酸溶液：pH值为0.5的硝酸与草酸混合水溶液，其中硝酸与草酸物质摩尔量之比为1比 1； 2 支撑性材料：不锈钢条，长度为约2.5 cm；其截面积约0.03 cm。 [0029] 本实施例所述的催化剂制备方法，使用整体式催化剂成型模具；该成型模具工作时如附图1所示；该成型模具包括模具第一零件1，模具第二零件2与模具第三零件3；模具第一零件包含一个圆柱形空腔4；模具第二零件2包含模具第二零件挤压部分6与模具第二零件承压部分7；模具第二零件挤压部分6的几何形状为圆柱体，其具有一个挤压面8，该挤压面8的几何形状为圆形；模具第二零件承压部分7具有一个承压面9；模具第三零件3包含模具第三零件挤压部分10与模具第三零件承压部分11；模具第三零件挤压部分10的几何形状为圆柱体，其具有一个挤压面12，该挤压面12的几何形状为圆形；模具第三零件承压部分11具有一个承压面13；模具第二零件挤压部分的挤压面8与模具第三零件挤压部分的挤压面12可从模具第一零件所包含的圆柱形空腔的轴线方向放入； 模具第一零件所包含的圆柱形空腔4的尺寸是：圆柱形底面是直径为60 mm的圆形，圆柱形高为35 mm。 [0030] 本实施例所述的催化剂制备方法，通过上述原料以及整体式催化剂成型模具，其制备方法包含以下步骤：步骤一、制备成型前体； 步骤二、填装包裹体； 步骤三、对包裹体施加压力； 步骤四、成型块体的程序焙烧。 [0031] 上述四个步骤的具体方法如下：步骤一、制备成型前体；具体方法如下： 取一定质量的铝前体、铁前体、第一添加物、第二添加物；其中铝前体质量为78 g，铁前体中含铁元素的摩尔数与铝前体中含铝元素的摩尔数之比为0.044，折算成本实施例中的铁前体（二茂铁）的质量为8.2 g；其中第一添加物的质量是铝前体质量的0.04倍，第二添加物的质量是铝前体质量的0.08倍；四种物质均匀混合，得到混合粉末；而后将酸溶液缓慢倒入混合粉末，形成面团状混合物，其中酸溶液的质量是铝前体质量的0.88倍；先通过手，后使用挤条机对面团状混合物进行混捏，使得其中的铝前体、第一添加物、第二添加物、酸溶液进一步均匀混合，形成一个外观均匀的泥坯，泥坯上没有明显的液滴；由上述混合物混捏得到的泥坯称为成型前体。 [0032] 步骤二、填装包裹体；具体方法如下：取一定质量的步骤一所述成型前体，其质量是35.2 g；取一定质量的支撑性材料，其质量是3.8 g，即是成型前体质量的0.108倍；将成型前体与支撑性材料一起填装到整体式催化剂成型模具（附图1）第一零件1所包含的圆柱形空腔4内（如标注14所示）；装填后支撑性材料被成型前体包裹；成型前体包裹支撑性材料后形成包裹体；将模具第二零件挤压部分6与模具第三零件挤压部分10分别从模具第一零件所包含的圆柱形空腔4的两侧装入；填装包裹体所需材料与放置模具第二零件或模具第三零件的顺序不限；当模具第二零件挤压部分的挤压面8、模具第三零件挤压部分的挤压面12与模具第一零件所包含的圆柱形空腔4内壁共同形成一个密闭腔体，并将上述包裹体封在该密闭腔体中（如14所示），完成填装步骤。 [0033] 步骤三、对包裹体施加压力；具体方法如下：将组装好包裹体的整体式催化剂成型模具组合放在一台液压机上，模具第二零件承压部分的承压面9、模具第三零件承压部分的承压面13与液压机的施加压力部件接触，使得液压机所施加的压力可以作用于上述两个承压面；施加的压力大小为1.4 MPa；施加压力时间为 20 min；而后从成型模具中取出受压后的成型前体得到成型块体。 [0034] 步骤四、成型块体的程序焙烧；具体方法如下：对步骤三所述成型块体进行干燥操作，使部分挥发性水分与其它物质离开成型块体，直至成型块体干燥后的质量为干燥前的约71%；本实施例采用在空气中自然晾干的干燥方法；之后将成型块体置于一个具有程序控温功能的马弗炉内进行加热焙烧；焙烧的气氛为空气；程序焙烧中的温度与时间关系包含三个温度控制阶段，分别称为第一温控阶段、第二温控阶段与第三温控阶段；第一温控阶段具有一个起始温度，其值为50 oC，具有一个终止温度，其值为650 oC；第一温控阶段从起始温度到终止温度平均温度变化率为2.0 oC/min； o 第一温控阶段的总时间为5.0 h；第二温控阶段具有一个起始温度，其值为650 C，具有一个终止温度，其值也为650 oC；第二温控阶段从起始温度到终止温度平均温度变化率为0 oC/min；第二温度控制阶段的总时间为5 h；第三温控阶段具有一个起始温度，其值为650 oC，具有一个终止温度，其值为30 oC，第三温控阶段从起始温度到终止温度平均温度变化率o 为-0.7 C/min；第三温控阶段的总时间为14 h。 [0035] 完成步骤四之后，成型块体转化为最终产品，即高比表面积增强型整体式氧化铝负载铁催化剂；制备过程完成。 [0036] 通过对上述最终产品的表征，上述制备方法的产品，即高比表面积增强型整体式氧化铝负载铁催化剂，还同时具备以下产品特征：（1）单个催化剂块体的质量为12.4 g； （2）催化剂的比表面积为192 m2/g； （3）单个催化剂块体中的铁元素质量含量可达4.8 %； （4）催化剂的X-射线衍射峰只包含氧化铝的谱学特征，而不含关于铁组分的谱学特征。 [0037] 上述（2）（3）（4）的特征，不包含支撑性材料的结果贡献。 [0038] 上述（3）（4）两点结合说明，在具有可观铁组分负载量的基础上，铁组分在微观上具有很高的分散度。从原则上看，如果铁组分的微观颗粒在5 nm以上可以得到其X-射线衍射峰。高比表面积增强型整体式氧化铝负载铁催化剂的比表面积的测定方法为前述的低温氮气吸附-脱附等温线法；通过同一表征实验，同时还发现，增强型整体式氧化铝负载铁催化剂还具有大量纳米级介观孔道，其最概然孔直径约为13 nm。 [0039] 实施例二、本实施例为一个比较例，目的是为了验证支撑性材料对于整体式催化剂的机械强度增强作用。具体做法同实施例一，所区别在于： 步骤二、填装包裹体；不使用支撑性材料；其它填装过程与实施例一相同；此时包裹体中只有成型前体，而不含支撑性材料。 [0040] 完成步骤四之后所得到的产品称为“整体式氧化铝负载铁催化剂”（标记为产品A）。将实施例一的产品“增强型整体式氧化铝负载铁催化剂”（标记为产品B）与本例的产品A进行机械强度比较，过程如下：将上述两个产品（片状圆柱体）分别放在同一个平面上，而后用一个直尺形状的刚性物体放置于两个产品上，产品位于直尺两断的下方。后用一个刚性块体放在直尺上方一定高度，让其自由下落撞击直尺中部，使得刚性块体下落的冲击力通过直尺作用于两个产品上。 不断提高刚性块体的高度，直到至少有一个产品发生破碎。 [0041] 测试结果发现，产品A先于产品B破裂，说明产品B的机械强度高于产品A；也就是说，本发明的实施例一达到了整体式载体产品的机械强度增强的效果。 [0042] 实施例三、其它同实施例一，区别在于： 铁前体：硝酸铁； 第一添加物：田菁粉； 第二添加物：乙醇； 步骤一、制备成型前体；其中铁前体中含铁元素的摩尔数与铝前体中含铝元素的摩尔数之比为0.022，折合硝酸铁（不计算结晶水）的质量为5.3 g； 步骤二、填装包裹体；取一定质量的步骤一所述成型前体，其质量是35.6 g；取一定质量的支撑性材料，其质量是2.8 g，即是成型前体质量的0.078倍； 步骤四、成型块体的程序焙烧；其中焙烧的气氛为纯氧气；其中第一温控阶段具有一个o o 起始温度，其值为40 C，具有一个终止温度，其值为350 C；第一温控阶段从起始温度到终止温度平均温度变化率为2.1 oC/min；第一温控阶段的总时间为2.5 h；第二温控阶段具有一个起始温度，其值为350 oC，具有一个终止温度，其值为700 oC；第二温控阶段从起始温度到终止温度平均温度变化率为1 oC/min；第二温度控制阶段的总时间为5.8 h；第三温控阶o o 段具有一个起始温度，其值为700 C，具有一个终止温度，其值为30 C，第三温控阶段从起始温度到终止温度平均温度变化率为-0.55 oC/min；第三温控阶段的总时间为20.3 h。 [0043] 完成步骤四之后，成型块体转化为最终产品，即高比表面积增强型整体式氧化铝负载铁催化剂；制备过程完成。 [0044] 通过对上述最终产品的表征，上述制备方法的产品，即高比表面积增强型整体式氧化铝负载铁催化剂，还同时具备以下产品特征：（1）单个催化剂块体的质量为11.9 g； （2）催化剂的比表面积为233 m2/g； （3）单个催化剂块体中的铁元素质量含量可达2.2 %； （4）催化剂的X-射线衍射峰只包含氧化铝的谱学特征，而不含关于铁组分的谱学特征。 [0046] 使用整体式催化剂成型模具，其中圆柱形空腔4的圆柱形底面是直径为100 mm的圆形，圆柱形高为35 mm。 [0047] 步骤二、填装包裹体；取一定质量的步骤一所述成型前体，其质量是56.6 g；取一定质量的支撑性材料，其质量是4.4 g，即是成型前体质量的0.078倍；步骤三、对成型前体施加压力；其中施加的压力大小为1.4 MPa；施加压力时间为 2 h。 [0048] 完成步骤四之后，成型块体转化为最终产品，即高比表面积增强型整体式氧化铝负载铁催化剂；制备过程完成。 [0049] 通过对上述最终产品的表征，上述制备方法的产品，即高比表面积增强型整体式氧化铝负载铁催化剂，还同时具备以下产品特征：（1）单个催化剂块体的质量为20.5 g； （2）催化剂的比表面积为206 m2/g； （3）单个催化剂块体中的铁元素质量含量可达4.6 %； （4）催化剂的X-射线衍射峰只包含氧化铝的谱学特征，而不含关于铁组分的谱学特征。 |
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