本發(fā)明涉及一種γ氧化鋁及其制備方法、應(yīng)用與設(shè)備。
背景技術(shù)：
：汽車催化轉(zhuǎn)化器一般安裝在引擎排氣口，常常瞬間內(nèi)承受1000℃左右的高溫，在如此高溫沖擊下，很容易引起催化劑表面積減小，活性組分流失或燒結(jié)。為提高催化劑的穩(wěn)定性，載體活性氧化鋁的熱穩(wěn)定性是非常重要的。為提高載體的熱穩(wěn)定性，國內(nèi)外多采用添加熱穩(wěn)定助劑的手段。Mg2+，Ca2+，Ga3+，In3+，Zr4+，Th4+等的氧化物有抑制α-Al2O3生成的作用。國外近年來的熱穩(wěn)定助劑一般選用ZrO2，TiO2等鈣鈦礦型復(fù)合氧化物，堿土金屬氧化物BaO，CaO，SrO；國內(nèi)較為常用的是稀土金屬如Ce，Nd，Pr等的氧化物以及兩種或多種稀土氧化物的混合物。提高抗高溫能力通常是通過添加一些稀土氧化物，過渡族金屬氧化物或堿土金屬氧化物來實(shí)現(xiàn)的。但是增添過渡族金屬氧化物或堿土金屬氧化物一是影響了氧化鋁催化劑載體的純度，一定程度上影響了催化劑載體的使用性能，二是增加了生產(chǎn)成本。如何在不添加任何添加劑的情況下，制備高純、高比表面積、高孔容、耐熱性好的氧化鋁催化劑載體，成為大家關(guān)注的焦點(diǎn)。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種γ氧化鋁及其制備方法與應(yīng)用。本發(fā)明所制得的γ氧化鋁比表面積大、孔容高；熱穩(wěn)定性好，活性組分不易流失或燒結(jié)。本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：一種γ氧化鋁，由包括以下原料的組分燒結(jié)制成：鋁源材料40-80重量份，無機(jī)擴(kuò)孔劑3-20重量份，有機(jī)擴(kuò)孔劑1-20重量份；所述鋁源材料為在所述燒結(jié)溫度能夠完全分解成氧化鋁的化合物；優(yōu)選地，所述鋁源材料為在500℃以下能夠完全分解成氧化鋁的化合物。所述無機(jī)擴(kuò)孔劑為在所述燒結(jié)溫度能夠完全分解成氣體的無機(jī)化合物；優(yōu)選地，所述無機(jī)擴(kuò)孔劑為在100℃以下能夠完全分解成氣體的無機(jī)化合物。所述有機(jī)擴(kuò)孔劑為在所述燒結(jié)溫度能夠完全分解成氣體的有機(jī)物；優(yōu)選地，所述有機(jī)擴(kuò)孔劑為在300℃以下能夠完全分解成氣體的有機(jī)物。優(yōu)選地，所述燒結(jié)溫度為500-1100℃，進(jìn)一步優(yōu)選為800-1000℃，更優(yōu)選為900℃。優(yōu)選地，所述燒結(jié)時(shí)間為1-10h，進(jìn)一步優(yōu)選為3-6h。優(yōu)選地，所述鋁源材料為勃姆石，氫氧化鋁，碳酸鋁，硫酸鋁，異丙醇鋁，醋酸鋁等中的一種或幾種；進(jìn)一步優(yōu)選為勃姆石或氫氧化鋁。優(yōu)選地，所述無機(jī)擴(kuò)孔劑為碳酸氫銨，碳酸銨，硫酸銨，硝酸銨等中的一種或幾種，進(jìn)一步優(yōu)選為碳酸氫銨。優(yōu)選地，所述有機(jī)擴(kuò)孔劑包括PEG(聚乙二醇)系列有機(jī)物，PVA系列有機(jī)物，尿素，苯類，醇類，脂類等中的一種或幾種；進(jìn)一步優(yōu)選PEG分子量2000以下，更進(jìn)一步優(yōu)選PEG分子量為200-600。優(yōu)選地，所述制備γ氧化鋁的原料包括：氧化鋁或勃姆石40重量份、碳酸氫銨3-5重量份、PEG2001-4重量份?？蓪X源材料、無機(jī)擴(kuò)孔劑、有機(jī)擴(kuò)孔劑通過現(xiàn)有技術(shù)常規(guī)方法混合，得到制備γ氧化鋁的原料，然后粉碎制成所需粒徑的粉體。例如攪拌混合，球磨混合，打漿成液體混合然后進(jìn)行干燥(烘干、微波干燥、噴霧干燥等)。本發(fā)明還包括上述γ氧化鋁的制備方法，包括將制備γ氧化鋁的原料混合后粉碎，于500-1100℃優(yōu)選為800-1000℃更優(yōu)選為900℃燒結(jié)制成。優(yōu)選地，所述燒結(jié)時(shí)間為1-10h，進(jìn)一步優(yōu)選為3-6h。本發(fā)明還包括上述方法制得的γ氧化鋁。本發(fā)明還提供一種γ氧化鋁，其比表面積80-160m2/g，總孔容0.6-1.5cm3/g；優(yōu)選地，其比表面積110-140m2/g，總孔容1.0-1.1cm3/g。該γ氧化鋁可由上述方法制備而成。實(shí)驗(yàn)證明，本發(fā)明γ氧化鋁于1100℃老化12小時(shí)后，其比表面積和孔容僅下降10％以內(nèi)。如無特殊指明，本發(fā)明所述比表面積、孔容均由美國康塔儀器公司生產(chǎn)的QuantachromeSI儀器測(cè)量得到。本發(fā)明還包括上述γ氧化鋁在用作用作汽油車催化劑載體、柴油車催化劑載體方面等的應(yīng)用。本發(fā)明通過高溫燃燒擴(kuò)孔法制備催化劑載體用γ氧化鋁，該方法簡(jiǎn)便易行，所制得的γ氧化鋁比表面大于80m2/g，孔容大于0.6cm3/g；該γ氧化鋁熱穩(wěn)定性高，高溫條件下比表面積不易減小，活性組分不易流失或燒結(jié)，具有良好地應(yīng)用前景。本發(fā)明還提供一種用于制備γ氧化鋁的設(shè)備，包括燃燒爐3和設(shè)于其下方的冷卻爐4；燃燒爐3頂部設(shè)有粉體供給管1、燃燒爐3爐體側(cè)壁上方設(shè)有數(shù)根燃?xì)夤┙o管2，用以噴射火焰對(duì)爐內(nèi)粉體進(jìn)行加熱燃燒，優(yōu)先選用潔凈的天然氣加熱。冷卻爐4的上部設(shè)有輸入口，通過進(jìn)料閥與燃燒爐3底部的出料口密封固定連接；冷卻爐4的底部設(shè)有出料口；冷卻爐4外壁纏繞有冷卻水路盤管，冷卻水路盤管一端設(shè)有冷卻水進(jìn)水口5和另一端設(shè)有冷卻水出水口6，分別連接冷卻水供給管和冷卻水出水管。冷卻爐用于將爐內(nèi)反應(yīng)物料進(jìn)行冷卻。進(jìn)一步地，所述設(shè)備還包括與所述冷卻爐4底部出料口相連接的袋濾器7，所述袋濾器7依次連接有鼓風(fēng)機(jī)8、尾氣處理裝置9等。設(shè)備內(nèi)產(chǎn)生的尾氣通過袋濾器7過濾后經(jīng)鼓風(fēng)機(jī)8傳送至尾氣處理設(shè)備9，尾氣經(jīng)處理后排放。進(jìn)一步地，所述燃燒爐直徑600-800mm、高度6000-8000mm。進(jìn)一步地，所述冷卻爐直徑400-600mm、高度2000-3000mm。進(jìn)一步地，冷卻水進(jìn)水口設(shè)在出水口下方。附圖說明圖1為本發(fā)明用于制備γ氧化鋁的設(shè)備的示意圖。圖2為實(shí)施例2制備的γ氧化鋁的SEM(掃描電鏡)圖。圖中：1粉體供給管；2燃?xì)夤┙o管；3燃燒爐；4冷卻爐；5冷卻水進(jìn)水口；6冷卻水出水口；7袋濾器；8鼓風(fēng)機(jī)；9尾氣處理設(shè)備。具體實(shí)施方式以下實(shí)施例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。實(shí)施例中未注明具體技術(shù)或條件者，按照本領(lǐng)域內(nèi)的文獻(xiàn)所描述的技術(shù)或條件，或者按照產(chǎn)品說明書進(jìn)行。所用試劑或儀器未注明生產(chǎn)廠商者，均為可通過正規(guī)渠道商購買得到的常規(guī)產(chǎn)品。以下所述比表面積、孔容均由美國康塔儀器公司生產(chǎn)的QuantachromeSI儀器測(cè)量得到。實(shí)施例1結(jié)合圖1對(duì)本發(fā)明用于制備γ氧化鋁的設(shè)備進(jìn)行詳細(xì)描述。一種用于制備γ氧化鋁的設(shè)備，包括燃燒爐3和設(shè)于其下方的冷卻爐4；燃燒爐3頂部設(shè)有粉體供給管1、燃燒爐3爐體側(cè)壁上方設(shè)有數(shù)根燃?xì)夤┙o管2，用以噴射火焰對(duì)爐內(nèi)粉體進(jìn)行加熱燃燒，優(yōu)先選用潔凈的天然氣加熱。冷卻爐4的上部設(shè)有輸入口，通過進(jìn)料閥(圖1中未示出)與燃燒爐3底部的出料口密封固定連接；冷卻爐4的底部設(shè)有出料口；冷卻爐4外壁纏繞有冷卻水路盤管，冷卻水路盤管一端設(shè)有冷卻水進(jìn)水口5和另一端設(shè)有冷卻水出水口6，分別連接冷卻水供給管和冷卻水出水管。冷卻爐用于將爐內(nèi)反應(yīng)物料進(jìn)行冷卻。進(jìn)一步地，所述設(shè)備還包括與所述冷卻爐4底部出料口相連接的袋濾器7，所述袋濾器7依次連接有鼓風(fēng)機(jī)8、尾氣處理裝置9等。設(shè)備內(nèi)產(chǎn)生的尾氣通過袋濾器7過濾后經(jīng)鼓風(fēng)機(jī)8傳送至尾氣處理設(shè)備9，尾氣經(jīng)處理后排放。優(yōu)選地，所述燃燒爐直徑600-800mm、高度6000-8000mm；所述冷卻爐直徑400-600mm、高度2000-3000mm。進(jìn)一步地，冷卻爐進(jìn)水口設(shè)在出水口下方。本發(fā)明制備γ氧化鋁的設(shè)備的工作過程：將混合好的粉體原料通過設(shè)備頂部的粉體供給管1緩慢連續(xù)加入到燃燒爐3中，優(yōu)選粉體加入速度低于35kg/h，燃燒爐3通過燃?xì)夤┙o管2供應(yīng)天然氣進(jìn)行火焰加熱，燃燒爐3內(nèi)溫度控制在800-1000℃，混合粉體原料在燃燒爐3階段通過燃燒使無機(jī)擴(kuò)孔劑和有機(jī)擴(kuò)孔劑分解掉，擴(kuò)孔劑的分解有利于提高生成的氧化鋁粉體的比表面積和孔容，然后分解完的粉料降落至燃燒爐3底部；燃燒爐3內(nèi)物料反應(yīng)完畢后或間隔一定時(shí)間打開設(shè)置在冷卻爐4上部輸入口與燃燒路3底部出料口之間的進(jìn)料閥，使反應(yīng)后的物料進(jìn)入冷卻爐4進(jìn)行冷卻，最終生成的γ氧化鋁粉體在冷卻爐4底部進(jìn)行收集。產(chǎn)生的尾氣通過袋濾器7過濾后經(jīng)鼓風(fēng)機(jī)8的傳送進(jìn)入尾氣處理設(shè)備9進(jìn)行處理，然后排放。實(shí)施例2稱取氫氧化鋁40g、碳酸氫銨3g、PEG2001g，混合均勻，粉碎，于900-950℃燒制4h，得到γ氧化鋁。該γ氧化鋁比表面積、孔容見表1，SEM圖見圖1。實(shí)施例3稱取勃姆石40g、碳酸氫銨3g、PEG2001g，混合均勻，粉碎，于900-950℃燒制4h，得到γ氧化鋁。該γ氧化鋁比表面積、孔容見表1。實(shí)施例4稱取勃姆石40g、碳酸氫銨3g、PEG2001g，混合均勻，粉碎，于900-950℃燒制6h，得到γ氧化鋁。該γ氧化鋁比表面積、孔容見表1實(shí)施例5稱取氫氧化鋁40g、碳酸氫銨5g、PEG2004g，混合均勻，粉碎，于900-950℃燒制4h，得到γ氧化鋁。該γ氧化鋁比表面積、孔容見表1。對(duì)比例1稱取氫氧化鋁40g、碳酸氫銨5g、PEG2004g，混合均勻，粉碎，于1150℃燒制4h，得到γ氧化鋁。該γ氧化鋁比表面積、孔容見表1。對(duì)比例2稱取氫氧化鋁40g、碳酸氫銨50g、PEG20050g，混合均勻，粉碎，于900-950制4h，得到γ氧化鋁。該γ氧化鋁比表面積、孔容見表1。對(duì)比例3稱取氫氧化鋁40g、碳酸氫銨3g、PEG2001g，混合均勻，粉碎，于900-950℃燒制0.5h，得到γ氧化鋁。該γ氧化鋁比表面積、孔容見表1。表1實(shí)驗(yàn)例分別將實(shí)施例2-5及對(duì)比例1-3制備的氧化鋁在1100℃老化6h，檢測(cè)其比表面積和孔容，結(jié)果見下表2。結(jié)果表明，實(shí)施例2-5γ氧化鋁仍具有較高的比表面積和孔容，而對(duì)比例氧化鋁比表面積和孔容顯著下降。表2樣品實(shí)施例2實(shí)施例3實(shí)施例4實(shí)施例5對(duì)比例1對(duì)比例2對(duì)比例3比表面積121m2/g110m2/g109m2/g135m2/g50m2/g36m2/g38m2/g孔容1.0cm3/g0.8cm3/g1.0cm3/g0.8cm3/g0.4cm3/g0.4cm3/g0.5cm3/g雖然，上文中已經(jīng)用一般性說明及具體實(shí)施方案對(duì)本發(fā)明作了詳盡的描述，但在本發(fā)明基礎(chǔ)上，可以對(duì)之作一些修改或改進(jìn)，這對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員而言是顯而易見的。因此，在不偏離本發(fā)明精神的基礎(chǔ)上所做的這些修改或改進(jìn)，均屬于本發(fā)明要求保護(hù)的范圍。當(dāng)前第1頁1 2 3