[发明专利]一种氧化镓改性的氧化铝催化剂载体及其制备方法

说明书

本发明提供了一种氧化镓改性的氧化铝催化剂载体及其制备方法。本发明以单质金属镓、单质金属铝和有机碱溶液为原料，采用一步法直接制备氧化镓改性的氧化铝载体催化剂前驱体，通过干燥、焙烧得到氧化镓改性的氧化铝催化剂载体。本发明采用一步法进行合成和负载，相对于常规浸渍法步骤简单，氧化镓分散更为均一。

技术领域

本发明涉及一种氧化镓改性的氧化铝催化剂载体及其制备方法。

背景技术

由于氧化铝具有优良的热、电、光等物理化学性能，因此除广泛用作耐火材料、耐磨材料、陶瓷材料、灯管材料、集成电路基片外，还广泛应用于催化材料，其中，氧化铝载体的应用相当普遍。作为催化剂载体通常应具备以下性质：高孔隙率、高吸水性，高抗破碎强度，耐磨性，耐热性能，耐反复氧化还原能力，及高的催化转化率。然而问题在于陶瓷载体通常一种性能的加强，意味着另一种性能的下降，例如抗碎强度提高，孔隙度就降低，因此要得到各种性能均好，符合使用要求的催化剂陶瓷载体，并不是一件很容易的事。

目前氧化铝载体的制备方法包括：1、用改良拜耳法制备氧化铝粉体而后挤条成型。2、用碳酸铝铵法制备氧化铝粉体而后挤条成型。该法采用热裂解工艺，可以获得比表面积很大的小孔氧化铝粉末，但是分散性差，产物的纯度不高。3、用均匀沉淀法制备氧化铝粉体而后挤条成型。该法采用铝的化合物在有机或水溶液中控制一定的沉淀条件(温度、浓度、加料速度、搅拌速度、PH值、表面活性剂等助剂等)，使反应物在一短时间内达到产物成核条件，并控制整个体系处于稳定状态中生成大量的晶核及晶核生长速度。此法对原料的纯度要求也很高。4.用碳化法制备氧化铝粉体而后挤条成型。此法所制得的氧化铝载体纯度不高，总杂质含量在0.8％左右。5.用高温快脱法制备κ,ρ型氧化铝粉体而后滚球成型。此法所制得的氧化铝载体纯度也不高，总杂质含量也在0.8％左右，且杂晶较多。

金属镓作为一种具有催化活性金属，被广泛的应用在催化领域，尤其在稀薄燃烧氮氧化物的控制和石油催化方便显示出广泛的用途。控制稀燃汽油车和柴油车的氮氧化物达到排放标准日益成为国内外研究的热点。以硝酸镓为原料制备的镓沸石类催化剂(GA-ZSM-5等)和氧化铝载体类催化剂(Ga2O3-Al2O3和SnO2-Ga2O3-Al2O3等)对碳氢化合物选择性催化还原稀薄燃烧条件下产生的NOX具有良好的活性。用硝酸镓制备Ga2O3-Al2O3-SiO2催化剂作为烃油的裂化具有高效：二酯中含有0.001％镓就可以对其聚合作用进行催化：含镓、铱和铂的催化剂可以有效催化庚烷转化为芳香物。氧化铝载体通过氧化镓改性，可以为催化剂载体提供大量的氧化还原位点和酸性位点，并且增加催化剂表面对于反应气体的吸附脱附能力，可以在较低的镓含量下，大幅度增加催化反应的转化率和选择性。其中氧化镓改性载体已在多个工业装置上应用，其中包括UOP和BP公司开发的cyclar工艺，IFP和Salutec开发的aroforming工艺等。

目前镓负载在ZSM或者纯氧化铝载体上方法主要为浸渍法和少量的原子沉积法。现有专利利用金属镓为原料制备出硝酸镓后，通过硝酸镓的浸渍在自制拟薄水铝石中，减压蒸馏和干燥，最后高温焙烧形成金属镓负载氧化铝；另外专利有利用硝酸镓为原料浸渍在自制ZSM-5载体中，然后一样经过干燥焙烧形成金属镓负载ZSM-5；其他一系列专利申请中镓源多为硝酸镓，氯化镓，硫酸镓或有机镓源，基本都用浸渍，干燥、焙烧的流程完成负载，其中也有通过原子沉积法完成负载。其利用三甲基镓，三乙基镓，氯化镓为原料通过原子沉积方法生成氮化镓负载在氧化铝载体。现有方法具有氮氧化物排放，操作步骤复杂等一系列问题。

到目前为止，国内外没有一步法直接制备出氧化镓改性的氧化铝催化剂。

发明内容