一种增强型整体式氧化铝载体及其制备方法技术

本领域属于催化与吸附技术领域，涉及一种增强型整体式氧化铝载体，包含制备方法与产品特征。其中制备方法使用如下原料：铝源、第一添加物、第二添加物、酸溶液、支撑性材料；使用整体式载体成型模具；通过上述原料以及整体式载体成型模具，其制备过程包含以下步骤：一、制备成型前体；二、填装包裹体；三、对包裹体施加压力；四、成型块体的程序焙烧。上述制备方法的产品，增强型整体式氧化铝载体具备以下特征：单个增强型整体式氧化铝载体的块体质量可达2.0~150 g；载体的总体比表面积为100~580 m

Reinforced integral alumina carrier and preparation method thereof

The invention belongs to the field of catalysis and adsorption technology, and relates to an enhanced integral alumina carrier, which comprises the preparation method and the product characteristics. The preparation method is as follows: the use of raw materials, the first source of aluminum additives, second additives, acid solution and support materials; using monolithic molding; by using the raw materials and the monolithic mold, the preparation process comprises the following steps: firstly, preparing precursor type; two, filling inclusion; three, put pressure on inclusion; four, blocks the roasting procedure. The preparation method of the products, enhanced monolithic alumina carrier has the following characteristics: single enhanced monolithic alumina carrier block quality up to 2.0~150 g; carrier of the overall surface area of 100~580 M

【技术实现步骤摘要】
一种增强型整体式氧化铝载体及其制备方法
本领域属于催化与吸附
，涉及一种增强型整体式氧化铝载体及其制备方法，具体地，涉及一种将氧化铝前体泥坯、支撑性材料一次成型为具有高比表面积、较高机械强度的整体式氧化铝载体的方法及其产品。
技术介绍
催化材料在经济生产中具有极其重要地位，全世界国民经济生产总值中约有20%与催化材料使用过程相关。实际生产中所使用的催化剂常为固体催化剂，其中又以多孔性物质或多孔性物质承载活性组分为最常见的应用催化剂形式。承载活性组分的物质称为催化剂载体，或载体。常用的载体多为颗粒状或粉末状，如活性炭、分子筛、多孔性氧化铝等。原则上，载体可从多个方面影响着催化剂的总体性质。第一，催化剂宏观形态主要由载体决定；第二，载体的微观孔道分布也主要决定着催化剂的孔道分布；第三，载体自身也可能具有一定的催化活性，例如表面酸性或碱性，与活性组分可形成双功能作用。因此，载体的制备在催化剂生产中具有基础地位。由于催化与吸附过程具有一定的相似性，多孔性物质负载活性组分也常用于吸附过程。从宏观形态上，载体可以是颗粒或粉末状，也可以是块体状，其中以前者为多见形式。后者称为整体式载体，所制备得到的催化剂称为整体式催化剂，与颗粒或粉末状催化剂形态差异明显；它与后者相比有一些明显的优点：例如其催化剂填装与回收比较方便，前者可大大降低操作成本或者催化剂-产品的分离成本；用于固定床反应器中，前者往往具有较小的压降；前者机械强度高，形变小，在实际生产使用中较为安全。但由于目前整体式载体以及催化剂在制备手段上的不足以及其它的缺点，使得其应用与颗粒或粉末状催化材料相比远远落后。例如，大部分整体式载体比表面积较低；部分高比表面积的整体式载体，机械强度存在问题。因此本领域还存在对于整体式载体制备工艺进行改进的技术需求。目前涉及到使用整体式氧化铝载体的催化剂方法，大多都是以成型的块体为底材，例如堇青石为底材，进行铝溶胶等氧化铝前体的填涂。例如专利CN105148914A公开的一种Fe2O3/Al2O3/堇青石催化剂及其制备方法，得到可用于脱硝的整体式催化剂。该催化剂制备包含使用铝溶胶涂在堇青石表面上的步骤。尽管该专利技术没有相关比表面积的具体信息，但是由于堇青石比表面积较低，原理上整个催化剂比表面积将受到较大限制。苗杰等人报道的文献【大孔结构对CO优先氧化整体式CuO-CeO2/α-Al2O3催化活性的影响，石油化工，2011，40卷，9期，932页】中介绍了一种氧化铝负载铜基整体式催化剂的制备方法。对于氧化铝载体部分的制备，该方法通过油水两相制备聚苯乙烯乳液而后聚合成聚苯乙烯模板，之后将铝溶胶填充到聚苯乙烯模板中，经过1300oC高温焙烧脱除模板得到氧化铝载体。而后通过等体积浸渍法得到最终催化剂。该方法总体制备过程比较复杂，流程较长。同时，该文献也没有公开关于比表面积方面的数据。从原理上看，经过1300oC高温焙烧得到的α-Al2O3载体比表面积应该较小。因此对于整体式催化剂或者整体式载体的制备而言，本领域还存在这改进制备方法的技术需求，尤其是制备高比表面积、高机械强度的整体式载体的简单易行工艺方法的需求。
技术实现思路
为了克服现有技术所存在的问题，本专利技术提出了一种增强型整体式氧化铝载体及其制备方法，其技术路线是，先制作氧化铝前体泥坯，通过添加支撑性材料得到前体与支撑性材料的包裹体，而后通过成型模具压缩成型，再经过精细程序焙烧得到产品的技术路线。通过该技术路线可以得到高比表面积、微观上具备纳米级孔道、高机械强度的整体式氧化铝载体；同时该制备方法无须昂贵设备、原料来源简单、环境较友好、操作安全、成本较低。实现上述技术路线的具体技术方案是：一种增强型整体式氧化铝载体，包含增强型整体式氧化铝载体制备方法与增强型整体式氧化铝载体产品特征；其中制备方法使用如下原料：铝源：是氢氧化铝、拟薄水铝石、硝酸铝中的一种，或者上述物质任意比例的混合物；第一添加物：是田菁粉、田菁胶、瓜尔胶、阳离子瓜尔胶、海藻酸钠、羧甲基纤维素、羧乙基纤维素、羧甲基纤维素钠、羧乙基纤维素钠、半乳甘露聚糖中的一种，或者上述物质任意比例的混合物；第二添加物：是乙醇、丙醇、丁醇、乙二醇、丙二醇、聚乙二醇、聚乙烯醇、葡萄糖、果糖、蔗糖、麦芽糖、纤维二糖、颗粒度小于60目的炭黑、颗粒度小于60目的水溶性淀粉中的一种，或者上述物质任意比例的混合物；酸溶液：一种水溶液，含有硝酸、硫酸、盐酸、醋酸、草酸、磷酸、柠檬酸、马来酸、酒石酸中的一种或者多种物质，水溶液的pH值在0.0~4.0的范围内；支撑性材料：金属丝、金属条、金属片、金属网或者碳纤维中的一种，或者上述类型材料以任意比例组合使用；其中金属的材质是铁、不锈钢、铜、铬、镍、锌、铝、钛、锰中的一种或者基于上述材质的合金材料；金属材质种类可以是上述材质的一种，或者多种以任意比例组合使用；对于金属丝、金属条或者碳纤维，其伸直长度不小于1cm；对于金属片或者金属网而言，其外围轮廓投影面积不小于0.1cm2。上述增强型整体式氧化铝载体的制备方法，使用整体式载体成型模具；该成型模具包括模具第一零件，模具第二零件与模具第三零件；模具第一零件包含一个圆柱形空腔；模具第二零件包含模具第二零件挤压部分与模具第二零件承压部分；模具第二零件挤压部分的几何形状为圆柱体，其具有一个挤压面，该挤压面的几何形状为圆形；模具第二零件承压部分具有一个承压面；模具第三零件包含模具第三零件挤压部分与模具第三零件承压部分；模具第三零件挤压部分的几何形状为圆柱体，其具有一个挤压面，该挤压面的几何形状为圆形；模具第三零件承压部分具有一个承压面；模具第二零件挤压部分的挤压面与模具第三零件挤压部分的挤压面可从模具第一零件所包含的圆柱形空腔的轴向放入。上述增强型整体式氧化铝载体的制备方法，通过上述原料以及整体式载体成型模具，其制备过程包含以下步骤：步骤一、制备成型前体；步骤二、填装包裹体；步骤三、对包裹体施加压力；步骤四、成型块体的程序焙烧。上述四个步骤的具体方法如下：步骤一、制备成型前体；具体方法如下：取一定质量的铝源、第一添加物、第二添加物，其中第一添加物的质量是铝源质量的0.01~0.1倍，第二添加物的质量是铝源质量的0~0.2倍；三种物质均匀混合，得到混合粉末；而后将酸溶液缓慢倒入混合粉末，形成面团状混合物，其中酸溶液的质量是铝源质量的0.5~1.3倍；通过手或者挤条机对面团状混合物进行混捏，使得其中的铝源、第一添加物、第二添加物、酸溶液进一步均匀混合，形成一个泥坯，泥坯上没有明显的液滴；由上述混合物混捏得到的泥坯称为成型前体。步骤二、填装包裹体；具体方法如下：取一定质量的步骤一所述成型前体，其质量在2~400g范围内；取一定质量的支撑性材料，其质量是成型前体质量的0.01~0.6倍；将成型前体与支撑性材料一起填装到整体式载体成型模具第一零件所包含的圆柱形空腔内；装填后支撑性材料被成型前体包裹；成型前体包裹支撑性材料后形成包裹体；将模具第二零件挤压部分与模具第三零件挤压部分分别从模具第一零件所包含的圆柱形空腔的两侧放入；填装包裹体所需材料与放置模具第二零件或模具第三零件的顺序不限；当模具第二零件挤压部分的挤压面、模具第三零件挤压部分的挤压面与模具第一零件所包含的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种增强型整体式氧化铝载体，包含增强型整体式氧化铝载体制备方法与增强型整体式氧化铝载体产品特征，其特征在于，其中制备方法使用如下原料：铝源：是氢氧化铝、拟薄水铝石、硝酸铝中的一种，或者上述物质任意比例的混合物；第一添加物：是田菁粉、田菁胶、瓜尔胶、阳离子瓜尔胶、海藻酸钠、羧甲基纤维素、羧乙基纤维素、羧甲基纤维素钠、羧乙基纤维素钠、半乳甘露聚糖中的一种，或者上述物质任意比例的混合物；第二添加物：是乙醇、丙醇、丁醇、乙二醇、丙二醇、聚乙二醇、聚乙烯醇、葡萄糖、果糖、蔗糖、麦芽糖、纤维二糖、颗粒度小于60目的炭黑、颗粒度小于60目的水溶性淀粉中的一种，或者上述物质任意比例的混合物；酸溶液：一种水溶液，含有硝酸、硫酸、盐酸、醋酸、草酸、磷酸、柠檬酸、马来酸、酒石酸中的一种或者多种物质，水溶液的pH值在0.0 ~ 4.0的范围内；支撑性材料：金属丝、金属条、金属片、金属网或者碳纤维中的一种，或者上述类型材料以任意比例组合使用；其中金属的材质是铁、不锈钢、铜、铬、镍、锌、铝、钛、锰中的一种或者基于上述材质的合金材料；金属材质种类可以是上述材质的一种，或者多种以任意比例组合使用；对于金属丝、金属条或者碳纤维，其伸直长度不小于1 cm；对于金属片或者金属网而言，其外围轮廓投影面积不小于0.1 cm...

【技术特征摘要】
1.一种增强型整体式氧化铝载体，包含增强型整体式氧化铝载体制备方法与增强型整体式氧化铝载体产品特征，其特征在于，其中制备方法使用如下原料：铝源：是氢氧化铝、拟薄水铝石、硝酸铝中的一种，或者上述物质任意比例的混合物；第一添加物：是田菁粉、田菁胶、瓜尔胶、阳离子瓜尔胶、海藻酸钠、羧甲基纤维素、羧乙基纤维素、羧甲基纤维素钠、羧乙基纤维素钠、半乳甘露聚糖中的一种，或者上述物质任意比例的混合物；第二添加物：是乙醇、丙醇、丁醇、乙二醇、丙二醇、聚乙二醇、聚乙烯醇、葡萄糖、果糖、蔗糖、麦芽糖、纤维二糖、颗粒度小于60目的炭黑、颗粒度小于60目的水溶性淀粉中的一种，或者上述物质任意比例的混合物；酸溶液：一种水溶液，含有硝酸、硫酸、盐酸、醋酸、草酸、磷酸、柠檬酸、马来酸、酒石酸中的一种或者多种物质，水溶液的pH值在0.0~4.0的范围内；支撑性材料：金属丝、金属条、金属片、金属网或者碳纤维中的一种，或者上述类型材料以任意比例组合使用；其中金属的材质是铁、不锈钢、铜、铬、镍、锌、铝、钛、锰中的一种或者基于上述材质的合金材料；金属材质种类可以是上述材质的一种，或者多种以任意比例组合使用；对于金属丝、金属条或者碳纤维，其伸直长度不小于1cm；对于金属片或者金属网而言，其外围轮廓投影面积不小于0.1cm2；上述增强型整体式氧化铝载体的制备方法，使用整体式载体成型模具；该成型模具包括模具第一零件，模具第二零件与模具第三零件；模具第一零件包含一个圆柱形空腔；模具第二零件包含模具第二零件挤压部分与模具第二零件承压部分；模具第二零件挤压部分的几何形状为圆柱体，其具有一个挤压面，该挤压面的几何形状为圆形；模具第二零件承压部分具有一个承压面；模具第三零件包含模具第三零件挤压部分与模具第三零件承压部分；模具第三零件挤压部分的几何形状为圆柱体，其具有一个挤压面，该挤压面的几何形状为圆形；模具第三零件承压部分具有一个承压面；模具第二零件挤压部分的挤压面与模具第三零件挤压部分的挤压面可从模具第一零件所包含的圆柱形空腔的轴向放入；上述增强型整体式氧化铝载体的制备方法，通过上述原料以及整体式载体成型模具，其制备过程包含以下步骤：步骤一、制备成型前体；步骤二、填装包裹体；步骤三、对包裹体施加压力；步骤四、成型块体的程序焙烧。2.根据权利要求1所述的一种增强型整体式氧化铝载体，其特征在于，其中增强型整体式氧化铝载体制备方法步骤一的具体方法如下：取一定质量的铝源、第一添加物、第二添加物，其中第一添加物的质量是铝源质量的0.01~0.1倍，第二添加物的质量是铝源质量的0~0.2倍；三种物质均匀混合，得到混合粉末；而后将酸溶液缓慢倒入混合粉末，形成面团状混合物，其中酸溶液的质量是铝源质量的0.5~1.3倍；通过手或者挤条机对面团状混合物进行混捏，使得其中的铝源、第一添加物、第二添加物、酸溶液进一步均匀混合，形成一个泥坯，泥坯上没有明显的液滴；由上述混合物混捏得到的泥坯称为成型前体。3.根据权利要求1所述的一种增强型整体式氧化铝载体，其特征在于，其中增强型整体式氧化铝载体制备方法步骤二的具体方法如下：取一定质量的步骤一所述成型前体，其质量在2~400g范围内；取一定质量的支撑性...

【专利技术属性】
技术研发人员：不公告发明人，
申请(专利权)人：平潭自贸区金瑜环保材料有限公司，
类型：发明
国别省市：福建,35