氧化鋁復合氧化物及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種復合氧化物材料，特別涉及一種可廣泛應用于各類廢氣凈化催化劑涂層材料及氧化還原型催化劑載體，特別是以汽油，柴油，LPG，天然氣為燃料的尾氣處理催化劑涂層材料應用的氧化鋁復合氧化物及其制備方法。
【背景技術】
[0002]隨著社會工業(yè)的發(fā)展，燃油機械已經(jīng)代替了人工勞作，大大提高了工作效率，但是以燃油機械尾氣及工業(yè)有機廢氣排放的有害氣體也正在污染著人類賴以生存的大氣環(huán)境，特別是近年來，尾氣排放對人體健康的危害越來越受到人類的重視。為減少廢氣排放對人類的危害，人類發(fā)明了能夠將有害廢氣轉化為無害氣體的催化轉化器，而改性氧化鋁是廢氣轉化催化劑中應用最廣泛的涂層材料之一。其主要功能是為催化劑的有效成分提供穩(wěn)定可靠的床層，確保催化劑有效成分能夠高效穩(wěn)定的發(fā)揮作用，以減少有效成分的使用量，降低催化劑成本。
[0003]改性氧化鋁涂層材料的研宄主要集中在稀土金屬和堿土金屬的摻雜來提高氧化鋁的高溫穩(wěn)定性，但是在越來越嚴格的排放限值要求下，需要更高性能的改性氧化鋁涂層材料來滿足催化劑的使用環(huán)境，在目前的研宄中，用來提高改性氧化鋁性能的制備方法中都利用表面活性劑來幫助提高氧化鋁材料的性能，致使在材料焙燒過程中又給環(huán)境帶來了污染，所以存在著材料制備成本高，制備過程復雜，環(huán)境污染嚴重等缺陷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種氧化鋁復合氧化物及其制備方法，克服改性氧化鋁中進行參雜所產(chǎn)生的缺陷，同時提高改性氧化鋁在催化劑涂層材料中的應用性能；且該氧化鋁復合氧化物的制備具有過程簡單、設備依靠性小、污染排放少、原材料價格便宜等特點，有利于規(guī)?；I(yè)生產(chǎn)。
[0005]本發(fā)明的氧化鋁復合氧化物，所述氧化鋁復合氧化物的化學成分按重量份包括:
[0006]鈰鋯混合物1-15份、氧化鋁70-95份、氧化鑭3份和化學元素周期表第三、第四周期除鋁元素以外的其他金屬元素氧化物1-15份；所述鈰鋯混合物中鈰鋯摩爾比為1-10:I ;
[0007]進一步；所述其他金屬元素氧化物為氧化鈣、氧化鎳、氧化鈦、氧化鈷、氧化銅、氧化錳、氧化鐵、氧化硅、氧化鎂中的至少一種；
[0008]進一步，所述氧化鋁復合氧化物化學通式為:(Cetl 85Zra 15) xMyLa3Alz02，其中，M為化學元素周期表中第三、四周期元素的一種或兩種以上化學元素；X、1、Z為所含各元素氧化物的質(zhì)量百分含數(shù)，其中X = 1-15%，y = 1-15%, z = 70-95% ；
[0009]進一步，所述M為鈣、鎳、鈦、鈷、銅、錳、鐵、硅、鎂中的一種或兩種以上化學元素。
[0010]本發(fā)明還公開一種氧化鋁復合氧化物的制備方法，包括以下步驟:
[0011]a)鹽溶液的配制:按化學計量將硝酸亞鈰、硝酸鋯、硝酸鑭、硝酸鋁及M的前驅體(Μ的硝酸鹽或硫酸鹽或氯化鹽等)溶解于純凈水中使混合溶液的固含量在5% -20%，調(diào)節(jié)溶液的PH值為0.2-2，然后加入1% -15%的雙氧水，攪拌l-5h ；
[0012]b)將步驟a中的鹽溶液加入2m0l/L-5m0l/L的堿溶液中經(jīng)沉淀反應、陳化反應后在50-150°C的溫度下老化l_5h ;老化反應溫度優(yōu)選90-105°C ；
[0013]c)將老化后的漿料進行固水分離經(jīng)洗滌脫水后得到濕餅；將濕餅在微波干燥設備中溫度為70-140°C下烘干制得粉體；將粉體在700-900°C下焙燒3_10h，制得氧化鋁復合氧化物；鹽為氯化物時，至少洗滌4次，鹽為硝酸鹽時，不用洗滌，直接脫水即可；微波干燥溫度優(yōu)選溫度為80-90°C ;
[0014]進一步，步驟a中，前驅體為硝酸鹽、氯化物、碳酸鹽、硫酸鹽、醋酸鹽中的一種；優(yōu)選為硝酸鹽；
[0015]進一步，步驟a中，采用無機酸、有機酸或氨水調(diào)節(jié)鹽溶液PH值；
[0016]進一步，步驟b中，所述堿溶液為氨水、尿素、碳酸銨、碳酸氫銨、碳酸鈉、碳酸氫鈉中的兩種以上混合物；優(yōu)選氨水、尿素、碳酸氫銨、碳酸銨；
[0017]進一步，步驟b中，所述沉淀反應為在劇烈攪拌下，將配制的鹽溶液用恒流泵加入堿性溶液中，恒流泵的流速為30-80ml/min ；
[0018]進一步，步驟b中，所述的所述陳化反應在溫度0_50°C條件下進行，優(yōu)選為室溫。
[0019]本發(fā)明的有益效果:本發(fā)明的氧化鋁復合氧化物及其制備方法，通過稀土及過渡金屬氧化物的摻雜，大大提高了氧化鋁的抗高溫老化性能；該氧化鋁復合氧化物的制備在不使用表面活性劑的情況下，通過老化反應和微波干燥，能夠有效防止氧化鋁復合氧化物烘干硬團聚，使粉體顆粒分散性提高；在焙燒過程中無有機廢氣產(chǎn)生，對環(huán)境友好，焙燒后成品無需再次研磨，在焙燒過程中，通過控制合適的溫度，所制得的材料比表面積大:在700-850°C焙燒4-8h，比表面積為230_260m2/g，1000°C老化1h后老化比表面積100_130m2/g;且生產(chǎn)工藝簡單，過程易于控制，原材料價格便宜，生產(chǎn)成本低，易于實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。
【具體實施方式】
[0020]實施例一
[0021]本實施例的氧化鋁復合氧化物，所述氧化鋁復合氧化物的化學成分按重量份包括:
[0022]鈰鋯混合物7份、氧化鋁85份、氧化鑭3份和氧化硅5份；其化學通式為:
(Ce0.85^^0.1s) JSi5La3Al85O2。
[0023]其制備方法為:
[0024]將620.4g 的 Al (NO3)3.9H20、7.HgLa(NO3)3.6Η20、15.68gCe (NO3) 3.6H20、1.64gZr (NO3)4.5Η20、17.8ml正硅酸四乙酯加入到800ml純凈水中，加入7.8ml的雙氧水，攪拌3h后，用恒流泵50ml/min，加入到3.3mol/L的氨水和碳酸氫銨堿溶液中，最終PH為10，得到沉淀漿料，攪拌2h后，靜止密封過夜，在98°C恒溫老化3h，經(jīng)過濾后微波120°C烘干，將粉體在800°C焙燒4h，得到氧化鋁復合氧化物，測試其比表面積為247m2/g，1000°C 1h老化比表面積為118m2/g。
[0025]實施例二
[0026]本實施例的氧化鋁復合氧化物，所述氧化鋁復合氧化物的化學成分按重量份包括:
[0027]鈰鋯混合物8份、氧化鋁85份、氧化鑭3份和氧化鎳5份；其化學通式為:(Ce0.85辦0.15) 8Ni4La3Al8502。
[0028]其制備方法為:
[0029]將620.4g 的 Al (NO3)3.9H20、7.HgLa(NO3)3.6H20、15.68gCe (NO3) 3.6H20、1.64gZr (NO3)4.5Η20、15.7gNi (NO3)2.6H20 加入到 1000ml 純凈水中，加入 7.8ml 的雙氧水，攪拌3h后，用恒流泵50ml/min，加入到3.8mol/L的氨水和碳酸氫錢堿溶液中，最終PH為9，得到沉淀漿料，攪拌2h后，靜止密封過夜，在105°C恒溫老化3h，經(jīng)過濾后微波80°C烘干，將粉體在800°C焙燒4h，得到氧化鋁復合氧化物，測試其比表面積為253m2/g，1000°C 1h老化比表面積為125m2/g。
[0030]實施例三
[0031]本實施例的氧化鋁復合氧化物，所述氧化鋁復合氧化物的化學成分按重量份包括:
[0032]鈰鋯混合物8份、氧化鋁87份、氧化鑭3份和氧化鐵2份；其化學通式為:
(Ce0.85^^0.1s) SFe2La3Al87O2。
[0033]其制備方法為:
[0034]將635g 的 Al (NO3) 3.9Η20、7.14gLa (NO3) 3.6H20、18gCe (NO3) 3.6H20、1.87gZr(N03)4.5Η20、10.IgFe (NO3) 3.9H20 加入到 1000ml 純凈水中，加入 9ml 的雙氧水，攪拌3h后，用恒流泵50ml/min，加入到3mol/L的氨水和碳酸氫銨堿溶液中，最終PH為9.5，得到沉淀漿料，攪拌2h后，靜止密封過夜，在105°C恒溫老化3h，經(jīng)過濾后微波140°C烘干，將粉體在800°C焙燒4h，得到氧化鋁復合氧化物，測試其比表面積為258m2/g，1000°C 1h老化比表