技术领域
[0001] 本
发明涉及一种高
热稳定性改性氧化铝载体的制备方法,特别涉及一种用Al-La
合金制备二元异丙醇盐,再通过不完全
水解、
煅烧,从而制备得到稀土改性的高热稳定性改性氧化铝载体的制备方法。
背景技术
[0002]
活性氧化铝是当前世界上大量使用的无机化工产品之一。活性氧化铝的主要成分为γ、ρ等晶型的氧化铝,是一种多孔性、高分散度的固体物料。活性氧化铝的性质特点主要为:
比表面积大、反应活性强、
吸附性能好。活性氧化铝是制备航天航空、兵器、
电子、特种陶瓷等尖端材料的原料,是性能优良的
汽车尾气
净化剂,在石油化工和化学工业中用作催化剂或载体,各种行业中的用作吸附剂和脱水剂。
[0003] 目前活性氧化铝的制备方法,主要分为两种:一种是将拜
耳法生产的三水铝石或工业氢氧化铝加热脱水制得,但其杂质含量较高,孔型及表面结构难以改善;另一种方法是通过中和铝盐或铝酸钠溶液或由醇铝分解来获得铝胶、拟薄水铝石或一水软铝石,再在400-800℃下活化制得,由于对产品的性能要求不同,原料不同,相应的制作过程也有很大的差异。
[0004] 中国
专利(CN1202010C) 介绍了氧化铝在La 的存在下用溶胶- 凝胶法制备后在2
1000-1100℃的
温度下长时间煅烧保持比表面在100m/g。该方法在Al(OH)3成凝胶状态下加入稀土等改性的金属氧化物,但存在加入不均匀的问题。
发明内容
[0005] 本发明的目的在于克服
现有技术生产的活性氧化铝高温稳定性差等问题,提供一种高热稳定性改性氧化铝载体的制备方法,它采用Al-La合金制备二元异丙醇盐,再通过不完全水解、煅烧,从而制备得到稀土改性的高热稳定性改性氧化铝载体的制备方法。
[0006] 本发明通过下列技术方案实现,其特征在于包括下列工艺步骤:A:用纯度≥99.5%的铝锭与纯度≥99%的镧系
稀土金属,按
质量分数10:1~200:1,在
真空中频感应熔炼炉中制备得到Al-La系合金
铸锭,合金铸锭通过压
力加工制得厚度
0.05~0.5mm的薄带,剪切成长度为1~50mm,宽度为1~50mm的矩形薄带,矩形薄带与异丙醇在1~5%无水
三氯化铝为催化剂的条件下85~95℃回流反应4~8小时后,制备得到异丙醇铝和异丙醇镧系金属二元醇盐;
B:将步骤A制备得到的二元醇盐在搅拌条件下60~80℃水解,制备得到拟薄水铝石和氢氧化镧(系)的混合物,按照Al-La合金铸锭与水的质量分数比为0.5~5加水,使得有
1%~5%的二元醇未水解;
C:将步骤B所得产物在60~85℃减压至0.1~0.02Mpa后,蒸馏1~4小时,蒸馏出水解产生的异丙醇,该异丙醇因不含水可直接回用;蒸馏后的产物在85~95℃烘干4~6小时,获得产物;
D:步骤C所获得产物在800~900℃煅烧得到高热稳定性改性氧化铝载体粉体材料。
[0007] 所述步骤A中的原料Al及稀土金属镧为符合纯度要求的普通市售材料;所述回流反应采用普通的水浴玻璃冷凝回流反应器。
[0008] 所述步骤B中水解时采用的水为
电阻率不低于10MΩ的纯水,水解过程控制中水量,使二元醇盐不完全水解,保留有1%~5%未水解的二元醇盐;本发明过程中所涉及的化学反应
1、铝与异丙醇的反应
2Al+6C3H7OH=2Al(C3H7O)3+3H2
2、醇铝的水解反应
Al(C3H7O)3+3H2O=Al(OH)3+3C3H7OH
3、铝到氢氧化铝的总反应
2Al+6C3H7OH+6H2O=3H2+2Al(OH)3+6C3H7OH
4、氢氧化铝到氧化铝的反应
2 Al(OH)3=Al2O3+3H2O
5、从铝到氧化铝的总反应
2Al+6C3H7OH+6H2O=3H2+6C3H7OH+Al2O3+3H2O
从反应方程式可以看出,理论上异丙醇在正反应过程不消耗。
[0009] 本专利创新在于把稀土元素以合金的方式与Al一起生成二元醇盐,然后共同不完全水解,最终煅烧为稀土氧化物,因此,稀土氧化物分布更为均匀,最终在1200℃,24小2
时煅烧后仍然保持60m/g的比表面积及0.45ml/g的孔容,显示了优越的高温稳定性。该改性粉体材料经过1200℃老化后仍然具有较高的比表面积及孔容。
[0010] 本发明工艺简洁、流程短、能耗低、环境友好、无环境污染,能够进行规模化生产,具有明显的创新性,能够产生显著的经济效益及社会效益。
附图说明
[0011] 下面结合附图以实例进一步说明本发明的实质内容,但本发明的内容并不限于此。
[0012] 图1为本发明工艺流程示意图。
具体实施方式
[0013] 本发明的技术方案通过图1的工艺流程实现:(1)用纯度≥99.5%的铝锭与纯度≥99%的镧系稀土金属按照质量分数10:1~200:
1,在真空中频感应熔炼炉中制备得到Al-La合金铸锭;
(2)铸锭通过压力加工制得厚度0.05~0.5mm的薄带,剪切成长度为10~500mm,宽度为10~500mm的薄带;
(3)剪切好的薄带与异丙醇在1~5%无水三氯化铝为催化剂的条件下85~95℃回流反应4~8小时后,制备得到异丙醇铝和异丙醇镧系二元醇盐;
(4)二元醇盐在搅拌条件下60~80℃水解,制备得到拟薄水铝石和氢氧化镧(系)的混合物,按照Al-La合金铸锭与水的质量分数比为0.5~5加水,使得有1%~5%的二元醇未水解;
(5)所得产物60~85℃减压至0.1~0.02MPa蒸馏1~4小时,蒸馏出水解产生的异丙醇,该异丙醇因不含水可直接回用。蒸馏后的产物在85~95℃烘干4~6小时;
(6)在800~900℃煅烧得到高热稳定性改性氧化铝载体粉体材料。
[0014] 需要说明的是:步骤(1)中所述的金属铝纯度≥99.5%,镧系稀土金属纯度≥99%,均为普通市售材料;
步骤(1)中所述的真空中频感应熔炼炉为工业常用设备;
步骤(3)中所述的回流反应为普通的水浴玻璃冷凝回流反应器;
步骤(4)中水解时采用的水为电阻率不低于10MΩ的纯水。
[0015]
实施例1按质量分数Al:La=20:1的加料量在现有常规技术的真空中频熔炼炉中制备得到Al-La合金铸锭,该铸锭经过常规的
表面处理后,通过压力加工的方法,加工到厚度为
0.1mm薄带,经过表面清洗后剪切成长度为2mm,宽度为10mm的矩形薄带,取其中的100g加入回流反应器中,再加入600g工业异丙醇及3g无水三氯化铝。水浴加热到95℃,4小时后反应完毕生成二元醇盐。此二元醇盐在60℃搅拌条件下加入190g水进行不完全水解。水解产物在85℃减压至0.1Mpa蒸馏1小时,蒸馏出水解产生的异丙醇,该异丙醇可直接回用。
蒸馏后的产物在95℃烘干4小时。烘干完的产物在900℃煅烧1小时制备得到高热稳定性
2
改性氧化铝。比表面积不小于220m/g,孔容不小于0.8ml/g。经过1200℃,24时老化试验
2
后表面积不小于80m/g,孔容不小于0.55ml/g
实施例2
按质量分数Al:La=100:1的加料量在现有常规技术的真空中频熔炼炉中制备得到Al-La合金铸锭,该铸锭经过常规的表面处理后,通过压力加工的方法,加工到厚度为
0.2mm,经过表面清洗后剪切成长度为2mm,宽度为3 mm的矩形薄带,取其中的100g加入回流反应器中,再加入600g工业异丙醇及3g无水三氯化铝。水浴加热到85℃,8小时后反应完毕生成二元醇盐。此二元醇盐在80℃搅拌条件下加入198g水进行不完全水解。水解产物在60℃减压至0.1Mpa蒸馏1小时,蒸馏出水解产生的异丙醇,该异丙醇可直接回用。蒸馏后的产物在85℃烘干6小时。烘干完的产物在900℃煅烧1小时制备得到高热稳定性改
2
性氧化铝。比表面积不小于150m/g,孔容不小于0.7ml/g。经过1200℃,24时老化试验后
2
表面积不小于60m/g,孔容不小于0.45ml/g。