[其他]高强度、高表面积催化剂载体的制造方法

说明书

本发明提供了一种具有相当高强度和高表面积的催化剂载体。所述催化剂载体可通过加热由表面积至少达２０平方米／克的多孔性氧化物和用于该多孔性氧化物的无机粘合剂的母体所组成的经成形的混合物来制备。所述的粘合剂是氧化铝、二氧化硅或二氧化钛的母体，该粘合剂可在较低的焙烧温度下赋予载体高的强度。

本发明涉及用于催化剂载体的陶瓷整体载体，特别是指含有永久性无机粘合材料的载体，该永久性无机粘合剂材料可在较低温度下焙烧，并且在保持高表面积的同时赋予载体于强度。

传统的陶瓷整体催化剂载体由具有高表面积材料涂层的陶瓷载体组成，而催化剂实际上沉积在涂层上。为了获得高的密度和强度，通常陶瓷材料必须经过高温焙烧，但是这样的高温焙烧必定使陶瓷材料烧结，并导致陶瓷材料的表面积非常小。因而，所述的陶瓷材料必须涂覆上不但有特定的化学特性而且有高表面积的另一种材料，而催化剂实际上沉积在其上。在低表面积陶瓷壁上沉积高表面积“修补基面涂层”（Washcoat）的过程被公开在例如美国专利2，742，437和3，824，196中。

除了需要涂覆修补基面涂层的第二生产步骤外，这类催化剂载体在使用中有若干缺点。在使用中，载体与常含尘埃和颗粒物质的气体流接触，可引起高表面积涂层从基底陶瓷载体上剥落，这种现象也可在热循环的场合由于修补基面涂层和基底陶瓷材料常常有不同的热膨胀系数而发生。

因而，本发明的目的是提供一种具有不易磨损的高表面积的整体载体。本发明的另一个目的是提供一种在低于使高表面积组分材料产生不利影响的温度下达到高强度的整体载体。

本发明提供了一种既有高强度又有高表面积的催化剂载体的制造方法，所述的方法是：

（a）将下述（1）、（2）、（3）三种成份混合成基本上均匀的混合体，

（1）一种表面积至少达20平方米/克的多孔性氧化物，该多孔性氧化物选自氧化铝、氧化硅、沸石、铝酸镁尖晶石、二氧化钛、氧化锆或这些物质的混合物。

（2）一种用于所述的多孔性氧化物的永久性粘合剂的母体，该母体选自氧化铝的母体、二氧化硅的母体、二氧化钛的母体、氧化锆的母体或这些物质的混合物，

（3）一种暂时性粘合剂，

（b）熔融该经混合组份为一成型体，

（c）加热该成型体至500-1000℃，以烧去该暂时性粘合剂，产生永久性粘合剂，并得到高强度，同时保持高表面积。

本发明所述的永久性粘合剂，以其母体形式掺合在载体内，可使载体能够在低于常规所需的焙烧温度下达到高的强度。使用较低的焙烧温度基本上消除了温度引起多孔性氧化物的表面积受到损失的问题。所述的粘合剂材料，除了赋予载体以强度外，还提供了其本身的表面积，结果，便提供了高强度的，同时也显示出高表面积的载体。

根据本发明，提供了形成催化剂载体结构的方法，在该催化剂载体结构中，多孔性氧化物的高表面积载体相用均匀地混合在载体结构本身内的永久性粘合剂粘合成坚固的结合体。把多孔性氧化物、用于永久性粘合剂的母体和暂时性粘合剂混合成大致均匀的混合体，该体可成形为任何所要求的形状，然后按照陶瓷技术领域内的传统工艺进行加热。不过，本发明所述的方法，由于使用了所述的永久性粘合剂，就允许用较低的温度，通常低于1000℃，来形成所述的载体结构。载体结构的强度和密度，以前只能在导致表面积减少的温度下达到，而本发明可在不使多孔性氧化物相的表面积受到严重影响的较低温度下达到。令人惊讶地发现：使用呈母体形式的粘合剂比等量的实际粘合剂材料（二氧化硅、氧化铝、氧化锆、或二氧化钛）被直接掺合在载体内，可达到更高的强度。