[发明专利]一种用于银催化剂的α-氧化铝成型载体的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种氧化铝载体的制备方法，具体地说，本发明涉及一种用于银催化剂的α-氧化铝成型载体的制备方法。

背景技术

α-氧化铝作为八种常见氧化铝中的一种，是重要的无机材料。α-氧化铝以其强度高、硬度大、耐高温、耐腐蚀、耐磨损等一系列优异特性，在航空、冶金、机械工业、传感器、生物陶瓷、催化剂载体等领域得到广泛的应用。特别是在催化剂载体方面，α-氧化铝载体目前是工业上乙烯环氧化生产环氧乙烷所用银催化剂的唯一有效载体。目前，普遍采用沉淀法、溶胶-凝胶法制备α-氧化铝；在焙烧过程中，前驱体高温下烧结，分解为氧化铝，然后经历γ、θ等多次物相转变为α-氧化铝。从亚稳相到α-氧化铝转变过程中，氧化铝的晶格结构进一步致密，体系自由能降低，但是这个过程并不是一个自发的过程，需要越过较高的能垒，一般在1200℃左右的高温下才能完成。在如此高的焙烧温度下，α-氧化铝晶粒一旦形成就会快速长大，此外粒子之间相互团聚形成蠕虫状的硬团聚体，从而得到晶粒尺寸大、分散性差、比表面积小、烧结活性低的α-氧化铝；这些特点对α-氧化铝的应用很不利。因此，许多研究工作者对低温获得α-氧化铝的方法进行了深入的研究，其中，包括添加α-氧化铝晶种、分散剂、矿化剂等。

专利US5137959通过添加α-氧化铝晶种得到了理想尺寸和形状的α-氧化铝。而Suvaci E等人“Critical factors in the templated grain growth of textured reaction-bonded alumina，J Am Ceram Soc，2000，83(8)：2041-2048”还发现当添加细小的α-氧化铝板晶作为晶种时，焙烧过程中该晶种在液相存在下非等轴生长，得到了具有较理想力学性能的α-氧化铝板晶。顾峰等“分散剂聚合度对纳米氧化铝粉体特性的影响，功能材料，20052（36）:318-320”选用不同聚合度的聚乙二醇作为分散剂，采用沉淀法制备氢氧化铝胶体，胶体再经1000℃高温煅烧便完全转化为α-氧化铝。其结果表明分散剂对氧化铝的粒度分布有着重要的影响，利用此分散剂可以制备出的粉体颗粒细而均匀，平均粒径小，无明显团聚与颗粒长大现象。国内外工业上生产α-氧化铝载体时，生产者在生产过程中几乎都选用氟化物作为矿化剂来促进α-氧化铝的生成，其得到的α-氧化铝为板状结构，有利于催化反应过程中的传热。但是在焙烧制备α-氧化铝载体过程中氟化物会受热分解，释放氟化氢气体，不利于环保，而且采用此方法得到的α-氧化铝的比表面较小（0.20~2.00m²/g）。

发明内容

鉴于上述现有技术的状况，本发明的发明人在α-氧化铝载体制备领域进行了广泛深入的研究，并且在本发明中提供一种α-氧化铝载体的制备方法。使用该方法能制备出一种抗压强度高、比表面积大的α-氧化铝成型载体。

本发明提供一种用于银催化剂的α-氧化铝成型载体的制备方法，包括如下步骤：步骤A，将氢氧化铝粉末和矿化剂混合均匀得到混合物，其中所述矿化剂为硝酸铵、氯化铵、碳酸铵、碳酸氢铵和氟化铵中的一种或多种；步骤B，将步骤A所述混合物进行捏合、成型和干燥；步骤C，焙烧步骤B所述的干燥体，即制备得到α-氧化铝成型载体。

优选本发明中所述氢氧化铝粉末为一水铝石与三水铝石的混合物或一水铝石与湃铝石的混合物。更优选的是，所述三水铝石或湃铝石与一水铝石的质量比为1.0~4.0∶1。

优选本发明步骤A中的混合在混料机中进行，且混料时间为15~50min。优选步骤A中矿化剂在混合物中含量为2~10wt%。

优选本发明所述步骤B中的捏合在捏合机中进行，且捏合时间为20~60min。优选步骤B中的成型在成型机中进行，成型后氧化铝形状为七孔、五孔或单孔柱状物。优选步骤B中的干燥处理温度为20~100℃，时间为24~48h。

优选本发明步骤C中的焙烧包括程序升温及恒温焙烧过程，程序升温的升温速率为2~10℃/min，恒温焙烧温度为1200~1600℃，恒温焙烧时间为4~20h。

使用本发明中任意一项所述的方法制备得到的α-氧化铝成型载体，其抗压强度为20~70N/粒，比表面积为1.00~7.00m²/g。