[发明专利]一种稀土金属和磷协同改性的Al2O3颗粒及其制备方法

说明书

本发明提供了一种稀土金属和磷协同改性的Al₂O₃颗粒，基于所述稀土金属和磷协同改性的Al₂O₃颗粒的总重量，磷元素含量为0.1‑10wt％，稀土金属元素含量为0.1‑10wt％。其中，所述稀土金属和磷可以存在于Al₂O₃孔道内或存在于Al₂O₃体相中。本发明还涉及上述稀土金属和磷协同改性的Al₂O₃颗粒的制备方法。本发明又涉及用于的催化剂，其包括负载在上述稀土金属和磷协同改性的Al₂O₃颗粒上的贵金属或过渡金属纳米颗粒。本发明的稀土金属和磷协同改性的Al₂O₃颗粒水热稳定性好，活性组分老化后分散显著得到改善，在汽车和工业尾气催化氧化领域具有应用前景。

技术领域

本发明涉及无机先进微纳米材料技术领域，尤其涉及催化剂载体技术领域。

背景技术

γ型氧化铝具有优良的表面性质，如比表面积大、微纳米孔隙结构发达、活性位分散均匀、晶相温度范围广、表面具有酸性等特性而被称为活性氧化铝，可以满足催化剂高选择性和高反应活性的要求，被广泛用作催化剂及其载体。但在高温反应中，特别是在尾气净化、催化燃烧以及甲烷氧化等高温、含水气氛中，活性氧化铝容易发生烧结和相变，使比表面大幅度下降，导致催化剂活性下降甚至失活。为了保证催化剂的有效使用，必须采取必要的措施提高活性氧化铝的相转变温度，改善催化剂的稳定性。因此，如何阻止γ型氧化铝的相变，提高其热稳定性，对延长工业催化剂的使用寿命具有重要意义。

当应用于高温含有水蒸气等的尾气催化后处理领域时，以常规活性氧化铝作为催化剂载体制备的负载型催化剂具有以下缺点：

1)水热稳定性差：载体本身容易在高温状态下发生烧结及相变，造成比表面积和孔隙率降低；

2)表面酸碱性单一，且不能调控以满足特定反应体系对特定的表面酸碱性需求；

3)所负载的贵金属或过渡金属等活性组分在高温水热老化过程中易被包埋。

因此，如何在维持活性氧化铝载体的高水热稳定性同时又保证其适宜的表面酸碱性等性能已成为目前值得关注的课题。

发明内容

为了解决上述问题，提出本发明。

本发明第一方面涉及一种稀土金属和磷协同改性的Al₂O₃颗粒，其中基于所述稀土金属和磷协同改性的Al₂O₃颗粒的总重量，磷元素含量为0.1-10wt％，稀土金属元素含量为0.1-10wt％。对稀土金属元素与磷元素的质量比没有限制。

其中稀土金属和磷的存在形态可以多种多样，例如，稀土金属和磷可以负载于Al₂O₃载体的孔道表面上，形成稀土金属和磷协同表面改性的Al₂O₃颗粒；或者，稀土金属和磷位于Al₂O₃载体的体相结构中，形成稀土金属和磷协同体相改性的Al₂O₃颗粒；或者表面改性和体相改性同时存在。

其中所述稀土金属包括但不限于镧、铈、镨、钕、镱或钐中的至少一种。

在优选的实施方案中，所述稀土金属和磷协同改性的氧化铝BET比表面积为100-500m²/g，孔体积为0.1-0.8m³/g，平均孔径1.9-10.1nm。

本发明第二方面涉及稀土金属和磷协同表面改性的Al₂O₃颗粒的制备方法，其包括以下步骤：