一种用燃烧法制备La₂O₃/γ-Al₂O₃复合产物的方法

专利名称：一种用燃烧法制备La₂O₃/γ-Al₂O₃复合产物的方法
技术领域：
本发明涉及一种用燃烧法制备La2O3/ Y -Al2O3复合产物的方法，属La2O3/ Y -Al2O3复合粉体材料的制备技术领域。
背景技术：
氧化铝是一种被广泛使用的高性能材料，具有多种晶型，Y -Al2O3是其中一种，属于过渡态晶型。Y-Al2O3是一种多孔性的固体材料，属于立方面心紧密堆积构型，类似于尖晶石的结构。由于比表面积大和表面具备酸性等特征而被称为“活性氧化铝”，在催化剂载体中有着广泛应用。广泛应用于石油的氢化裂化、氢化脱硫及脱氢催化剂的载体，尾气净化，催化燃烧，高分子合成等。但其在许多高温反应体系，如汽车尾气净化、催化燃烧等，在实际操作中催化剂床层的温度常常超过800°C，而在800°C以上，普通Y-Al2O3的表面烧结和相变会引起表面积剧减并导致催化剂失活。因此，如何提高Y-Al2O3载体的结构热稳定性一直是改良高温燃烧催化剂的工作重点。添加剂的引入是改善氧化铝热稳定性的重要手段之一，用作改善氧化铝热稳定性的添加剂有稀土金属氧化物、碱土金属氧化物、过渡金属氧化物、二氧化硅和其它氧化物。目前，稀土元素是最为常用的添加物之一。研究发现La3+在较高温度下可以直接插入具有阳离子缺陷的Y-Al2O3尖晶石结构中，占据紧密堆积氧离子形成的空隙，从而降低了
Y-Al2O3晶格中的离子活性。稀土元素La3+、Ce4+、Yb3+、Pr3+、Sm3+都能稳定Y -Al2O3的结构，La3+改性效果最佳，Pr3+次之，而Ce4+，Yb3+，Sm3+效果不佳。这一次序与添加的稀土元素离子半径大小次序正好相符，即La3+ > Pr3+ > Sm3+ > Yb3+ > Ce4+，表明离子半径越大稳定作用越好。此外，离子的价态也会影响它的稳定效果，这主要是由于离子半径大和价态高会降低离子的移动性，从而在高温下能够固定在氧化铝的表面以阻止氧化铝的烧结。通常的La2O3/
Y-Al2O3制备方法是采用拟薄水铝石为载体，La盐浸溃法制备La2O3/ y -Al2O3复合产物，其缺点是La盐在焙烧还原过程中，La2O3易团聚，造成La3+在Y-Al2O中分散不均。本发明采用燃烧法制备La2O3/ Y -Al2O3复合产物，反应时间短，La3+在、-Al2O3中分散均匀，有利于提高Y-Al2O3的热稳定性。本发明以硝酸铝(Al (NO3) 3.9H203)和硝酸镧(La (NO3) 3.6H20)为氧化剂，一水合柠檬酸(C6H8O7.H2O)作为燃烧剂，采用燃烧法制备了 La2O3/Y-Al2O3复合产物，确定了制备La2O3/ Y -Al2O3复合产物的最佳工艺条件。

发明内容
本发明的目的是提供一种用燃烧法制备La2O3/ Y -Al2O3复合产物的方法，用该方法制得的La2O3/Y-Al2O3复合产物，由于反应时间短、燃烧气流的剧烈冲击，有利于粒子的细化，降低粒子间的团聚程 度，通过控制原料配比、溶液PH值，结合设定自蔓燃后煅烧温度和煅烧时间可制备膨松状的La2O3/ Y -Al2O3复合产物粉体。为实现上述目的，本发明采用以下技术方案:原料为Al (NO3)3.9H203、La(NO3)3.6Η20 和 C6H8O7.Η20。将摩尔比为 I: (0.01 0.07): (I 3)的 Al (NO3) 3.9Η203、La(NO3)3.6Η20和C6H8O7.H2O混合于陶瓷坩埚中，加入适量的蒸馏水，混合溶液用带加热的磁力搅拌器加热至70°C并搅拌均匀后，通过滴加氨水，调节混合溶液的pH值在I 3之间，在烘箱中110°C下干燥2h得到溶胶，将其置于马弗炉中加热至发生自蔓延燃烧并在800°C 950°C煅烧2 3h，得到膨松状粉末产物，即La2O3/ y -Al2O3复合产物(Y -Al2O3采用XRD进行鉴定，La3+的存在形式采用XPS确定)。本发明与现有制备工艺相比具有以下优点:1、具有工艺简单，制备周期短，设备要求低，产率高，反应产物分布均匀的特点，容易实现工业化生产。2、本发明通过控制原料配比、溶液pH值，结合设定自蔓燃后煅烧温度和恒温煅烧时间可制备膨松粉末状的La2O3/Y-Al2O3复合产物，由于反应时间短、燃烧气流的剧烈冲击，有利于粒子的细化，降低粒子间的团聚程度，控制过程易于操作。


图中的I 5为对应实施方式I 5的La2O3/ Y -Al2O3复合产物的X射线衍射谱图(XRD)。图中6为未掺杂La的合成产物(其它条件同实施方案2)的XRD谱图，显示其产物为 Θ-Α120。
具体实施例方式实施方式1
分别称量一定量的Al (NO3) 3.9H203、La(NO3)3.6Η20 和 C6H8O7.H2O,使Al (NO3) 3.9H203、La (NO3) 3.6Η20 和 C6H8O7.H2O 的摩尔比为 1: 0.02: 2，混合于陶瓷坩埚中，加入适量的蒸馏水，混合溶液用带加热的磁力搅拌器加热至70°C并搅拌均匀后，向所述溶液滴加氨水，调节溶液的PH = 3，在烘箱中110°C下干燥2h得到溶胶，将其置于马弗炉中加热至自蔓燃燃烧，并继续加热至800°C下锻烧3h，XRD谱图分析结果表明产物为Y-Al2O315实施方式2分别称量一定量的Al (NO3) 3.9H203、La(NO3)3.6H20 和 C6H8O7.H2O,使Al (NO3) 3.9H203、La (NO3) 3.6H20 和 C6H8O7.H2O 的摩尔比为 1: 0.01: I，混合于陶瓷坩埚中，加入适量的蒸馏水，混合溶液用带加热的磁力搅拌器加热至70°C并搅拌均匀后，向所述溶液滴加氨水，调节溶液的PH= 1，在烘箱中110°C下干燥2h得到溶胶，将其置于马弗炉中加热至自蔓燃燃烧，并继续加热至850°C下锻烧3h，XRD谱图分析结果表明产物为Y-Al2O315实施方式3分别称量一定量的Al (NO3) 3.9H203、La(NO3)3.6H20 和 C6H8O7.H2O,使Al (NO3) 3.9H203、La (NO3) 3.6H20 和 C6H8O7.H2O 的摩尔比为 I: 0.05: 2，混合于陶瓷坩埚中，加入适量的蒸馏水，混合溶液用带加热的磁力搅拌器加热至70°C并搅拌均匀后，向所述溶液滴加氨水，调节溶液的PH = 2，在烘箱中110°C下干燥2h得到溶胶，将其置于马弗炉中加热至自蔓燃燃烧，并继续加热至900°C下锻烧2h，XRD谱图分析结果表明产物为Y-Al2O315实施方式4
分别称量一定量的Al (NO3) 3.9H203、La(NO3)3.6H20 和 C6H8O7.H2O,使Al (NO3) 3.9H203、La (NO3) 3.6H20 和 C6H8O7.H2O 的摩尔比为 1: 0.05: I，混合于陶瓷坩埚中，加入适量的蒸馏水，混合溶液用带加热的磁力搅拌器加热至70°C并搅拌均匀后，向所述溶液滴加氨水，调节溶液的PH = 2，在烘箱中110°C下干燥2h得到溶胶，将其置于马弗炉中加热至自蔓燃燃烧，并继续加热至950°C下锻烧2h，XRD谱图分析结果表明产物为Y-Al2O315实施方式5 分别称量一定量的Al (NO3) 3.9H203、La(NO3)3.6H20 和 C6H8O7.H2O,使Al (NO3) 3.9H203、La (NO3) 3.6H20 和 C6H8O7.H2O 的摩尔比为 1: 0.07: 3)，混合于陶瓷坩埚中，加入适量的蒸馏水，混合溶液用带加热的磁力搅拌器加热至70°C并搅拌均匀后，向所述溶液滴加氨水，调节溶液的PH= 1，在烘箱中110°C下干燥3h得到溶胶，将其置于马弗炉中加热至自蔓燃燃烧，并继续加热至900°C下锻烧2h，XRD谱图分析结果表明产物为Y-Al2O31权利要求
1.一种用燃烧法制备La203/Y-Al203复合产物的方法，其特征在于，原料为Al (NO3) 3.9H203、La (NO3) 3.6H20 和 C6H8O7.H2O2,将适当摩尔比的 Al (NO3)3.9H203、La(NO3)3.6H20利C6H8O7.H2O2混合于陶瓷坩埚中，加入适量的蒸馏水，并用带加热的磁力搅拌器加热并搅拌均匀后，通过滴加氨水，调节混合溶液的PH值，在烘箱中干燥得到溶胶，将其置于马弗炉中加热至发生自蔓延燃烧，并在一定温度煅烧，得到膨松粉末状产物，SPLa2O3/ Y -Al2O3复合产物粉体。
2.根据权利I要求所述的用燃烧法制备La2O3/Y -Al2O3复合产物的方法，其特征在于，Al(NO3)3.9Η203、La (NO3) 3.6Η20 和 C6H8O7.H2O 的摩尔比为 I: (0.01 0.07): (I 3)，加入适量的蒸馏水，混合溶液用带加热的磁力搅拌器加热至70°C并搅拌均匀。
3.根据权利I要求所述的用燃烧法制备La2O3/Y -Al2O3复合产物的方法，其特征在于，通过滴加氨水，调节混合溶液的PH值在I 3之间，置于烘箱中，110°C下干燥2h得到溶胶。
4.根据权利I要 求所述的用燃烧法制备La2O3/Y -Al2O3复合产物的方法，其特征在于，所述煅烧温度为800°C 950°C之间，锻烧时间2 3h。
全文摘要
本发明涉及一种用燃烧法制备La2O3/γ-Al2O3复合产物的方法。通过控制原料配比、溶液pH值，结合设定自蔓燃后煅烧温度和恒温煅烧时间，可制得膨松粉末状的La2O3/γ-Al2O3复合产物。原料为Al(NO3)3·9H2O3、La(NO3)3·6H2O和C6H8O7·H2O。将摩尔比为1∶(0.01～0.07)∶(1～3)的Al(NO3)3·9H2O3、La(NO3)3·6H2O和C6H8O7·H2O混合于陶瓷坩埚中，加入适量的蒸馏水，混合溶液用带加热的磁力搅拌器加热至70℃并搅拌均匀后，滴加氨水调节混合溶液的pH值在1～3之间，在烘箱中110℃下干燥2h得到溶胶，将其置于马弗炉中加热至发生自蔓延燃烧并在800℃～950℃煅烧2～3h，得到膨松粉末状La2O3/γ-Al2O3复合产物。
文档编号C01F7/30GK103112877SQ201110364298
公开日2013年5月22日 申请日期2011年11月17日 优先权日2011年11月17日
发明者洪永清, 李绍荣, 陈刚, 杨勇和, 郭敏, 郑艳萍 申请人:上海孚科狮化工科技有限公司