表面负载磷酸铝的氧化铝催化材料及其制备方法
【专利摘要】本发明涉及一种表面负载磷酸铝的氧化铝催化材料及其制备方法，在活性氧化铝颗粒外层包裹一层磷酸铝。制备方法包括：（1）将一定量的活性氧化铝作为载体以浸渍法在外表面先浸渍一层可溶性铝盐，静置2~10小时；（2）再将Na3PO4溶液浸渍到（1）制得的样品上，静置2~10小时后，在100~110℃烘干，并于300~600℃焙烧2~5小时备用；（3）将步骤（2）所得样品用去离子水洗涤1~2次除去夹杂的Na+、SO42-等杂质，并于100~110℃烘干即得到一种表面负载磷酸铝的氧化铝催化材料。本发明制备出的催化材料表面酸性和抗老化性能强，避免了材料在高温时快速失活；再将贵金属Rh负载到该材料上，避免了贵金属Rh和氧化铝的直接接触，提高催化剂的活性位点，减少贵金属Rh的用量，保证了催化剂的高活性和抗高温老化能力，延长了催化剂的寿命。
【专利说明】表面负载磷酸铝的氧化铝催化材料及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种表面负载磷酸铝的氧化铝催化材料及其制备方法，属于催化剂材 料制备【技术领域】。
【背景技术】
[0002] 汽车尾气的主要污染物是一氧化碳（C0)，碳氢化合物（HC)和氮氧化合物（NOx)， 利用安装在排气系统的催化剂可以将一氧化碳、碳氢化合物氧化成二氧化碳（C0 2)、水 (H20)，并同时使氮氧化合物还原为氮气（N2)，实现尾气的净化，这种催化剂通常称为三元催 化剂。三元催化剂的活性组分一般采用贵金属Pt、Pd、Rh。负载贵金属Rh的氧化铝催化剂 由于对氮氧化物（NOx)还原具有很高的催化活性，而被普遍应用于三元催化剂。但是，贵金 属Rh和氧化铝在800°C以上的高温时易发生化学作用而生成铝酸铑，致使催化剂发生不可 逆的失活，造成催化反应的活性位点减少，催化剂活性下降。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的是为了解决常用负载贵金属Rh的氧化铝催化剂在高温时易发生反 应生成铝酸铑导致催化活性降低的缺点，提供了一种表面负载磷酸铝的氧化铝催化材料及 其制备方法。
[0004] 本发明采用如下技术方案：一种表面负载磷酸铝的氧化铝催化材料，在活性氧 化铝颗粒外层包裹一层磷酸铝，所述表面负载磷酸铝的氧化铝催化材料的组成含量为 2wt%?10wt%的磷酸铝，90wt%?98wt%的活性氧化铝。
[0005] 进一步的，所述活性氧化错为 γ-A1203、θ _Α1203、δ _A1203、La203-Al20 3、Ba〇-Al203 中的一种或几种。
[0006] -种表面负载磷酸铝的氧化铝催化材料的制备方法，包括如下步骤：
[0007] (1)将一定量的活性氧化铝作为载体以浸渍法在外表面先浸渍一层可溶性铝盐， 静置2?10小时；
[0008] ⑵再将Na3P04溶液浸渍到（1)制得的样品上，静置2?10小时后，在100?110°C 烘干，并于300?600°C焙烧2?5小时备用；
[0009] (3)将⑵所得样品用去离子水洗涤1?2次除去夹杂的Na+、S0,等杂质，并于 100?110°C烘干即得到一种表面负载磷酸铝的氧化铝催化材料。
[0010] 进一步的，所述可溶性铝盐为质量浓度为2.8%?14%的六12(504)3溶液。
[0011] 进一步的，所述可溶性铝盐和活性氧化铝的摩尔比为0. 008?0. 1:1。
[0012] 进一步的，所述可溶性铝盐和Na3P04的摩尔比为1:2?3。
[0013] 进一步的，所述Na3P04溶液的质量浓度为4. 0%?20. 0%
[0014] 本发明通过浸渍法在活性氧化铝颗粒外层包裹一层磷酸铝（A1P04)制得一种表面 负载磷酸铝的氧化铝催化材料，该材料具有很高的表面酸性和抗老化性能，避免了材料在 高温时快速失活；再将贵金属Rh负载到该材料上，避免了贵金属Rh和氧化铝的直接接触， 提高催化剂的活性位点，减少贵金属Rh的用量，保证了催化剂的高活性和抗高温老化能 力，延长了催化剂的寿命，具有更优异的净化一氧化碳（C0)、氮氧化物（NOx)、碳氢化合物 (HC)能力，特别是净化氮氧化物（NOx)能力，而且具有制备工艺简单、成本低的优点。
【具体实施方式】
[0015] 下面将结合实施例对本发明作进一步的说明。
[0016] 实施例一：
[0017] 一种负载贵金属Rh的活性氧化铝型催化剂，将0. 2g摩尔浓度为10m〇l/L硝酸 铭溶液浸渍到20g的活性氧化错上，活性氧化错的主要组成为：95wt%的Y-Al 203, 5wt% La203，在110°C条件下烘干，再将烘干样品于600°C焙烧3小时，将焙烧过的样品在1050°C， 10 %水气条件下老化l〇h后备用。
[0018] 实施例二：
[0019] 将500g的活性氧化铝作为载体以浸渍法在外表面先浸渍500g质量浓度为2. 8% 的A12(S04)3溶液，活性氧化铝的主要组成为：95wt%的Y-Al 203, 5wt% La203，静置5小时 后备用，再将500g质量浓度为4. 0%的Na3P04溶液浸渍到备用的样品上，静置2小时后，在 100°C烘干，600°C焙烧4小时，用去离子水洗涤2次除去夹杂的Na+、S0 42_等杂质，并于110°C 烘干即可得到A1P04负载量为2wt%的氧化铝催化材料。
[0020] 将〇· 2g摩尔浓度为10m〇l/L硝酸铑溶液浸渍到20g A1P04的负载量为2wt %的 氧化铝催化材料上，在KKTC烘干，再将烘干样品在600°C焙烧3小时，将焙烧过的样品在 10501：，10%水气老化1011后备用，得到负载金属肋的活性氧化铝型催化剂。
[0021] 实施例三：
[0022] 将500g的活性氧化铝作为载体以浸渍法在外表面先浸渍500g质量浓度为7. 0% 的Al2 (S04) 3溶液，活性氧化铝的主要组成为：95wt%的γ -A1203, 5wt% La203，静置5小时后 备用，再将500g质量浓度为10. 0%的Na3P04溶液浸渍到备用的样品上，静置8小时后，在 110°C烘干，600°C焙烧4小时，用去离子水洗涤2次除去夹杂的Na+、S0 42_等杂质，并于100°C 烘干即可得到A1P04负载量为5wt%的氧化铝催化材料。
[0023] 将0· 2g摩尔浓度为10m〇l/L硝酸铑溶液浸渍到20g A1P04的负载量为5wt %的 氧化铝催化材料上，在ll〇°C烘干，再将烘干样品在600°C焙烧5小时，将焙烧过的样品在 9001：，10%水气老化1011后备用。
[0024] 实施例四：
[0025] 将500g的活性氧化铝作为载体以浸渍法在外表面先浸渍500g质量浓度为14. 0% 的Al2 (S04) 3溶液，活性氧化铝的主要组成为：95wt%的γ -A1203, 5wt% La203，静置2小时后 备用，再将500g质量浓度为20. 0%的Na3P04溶液浸渍到备用的样品上，静置8小时后，在 110°C烘干，600°C焙烧4小时，用去离子水洗涤2次除去夹杂的Na+、S0 42_等杂质，并于110°C 烘干即可得到A1P04负载量为10wt%的氧化铝催化材料。
[0026] 将0. 2g摩尔浓度为10m〇l/L硝酸铑溶液浸渍到20gAlP04负载量为10wt%的 氧化铝催化材料上，在ll〇°C烘干，再将烘干样品在600°C焙烧2小时，将焙烧过的样品在 10501：，10%水气老化1011后备用。
[0027] 实施例五：
[0028] 将500g的活性氧化铝作为载体以浸渍法在外表面先浸渍500g质量浓度为14% 的A1 2(S04)3溶液，活性氧化铝的主要组成为：95wt%的Y-Al20 3, 5wt% La203，静置5小时 后备用，再将500g质量浓度为20%的Na3P0 4溶液浸渍到备用的样品上，静置10小时后，在 110°C条件下烘干，300°C焙烧4小时，用去离子水洗涤2次除去夹杂的Na+、S0广等杂质，并 于110°C烘干即可得到A1P0 4的负载量为10wt%的氧化铝催化材料。
[0029] 将0· 2g摩尔浓度为10m〇l/L硝酸铑溶液浸渍到20g的负载10wt% A1P04的氧化铝 催化材料上，在ll〇°C烘干，再将烘干样品在600°C焙烧3小时，将焙烧过的样品在1050°C， 10 %水气老化10h后备用。
[0030] 实施案例六：
[0031] 将500g的活性氧化铝作为载体以浸渍法在外表面先浸渍500g质量浓度为14. 0% 的A12(S04)3溶液，活性氧化铝的主要组成为：95wt%的Y-Al 203, 5wt% La203，静置10小时 后备用，再将500g质量浓度为20. 0%的Na3P04溶液浸渍到备用的样品上，静置8小时后， 在110°C烘干，500°C焙烧4小时，用去离子水洗涤2次除去夹杂的Na+、S0,等杂质，并于 110°C烘干即可得到A1P0 4的负载量为10wt%的氧化铝催化材料。
[0032] 将0· 2g摩尔浓度为10m〇l/L硝酸铑溶液浸渍到20g A1P04的负载量为10wt% 氧化铝催化材料上，在110°c烘干，再将烘干样品在600°C焙烧3小时，将焙烧过的样品在 10501：，10%水气老化1011后备用。
[0033] 将实施例一、实施例二、实施例三、实施例四、实施例五和实施例六所制得的催 化剂样品做小样粉末评价，采用固定床自换热反应器，样品用量为50mg，评价条件为： lOOOOOtr1 空速，0· 050% Ν0、0· 510% C0、0· 039% C3H6、0. 400% 02、N2 为保护气，N2 流量为 10〇111171^11的气分。以0)、(：3!16、勵1转化率达到50%时所对应的温度作为评价催化剂起燃 活性的指标，即为催化剂起燃温度T50 ;主要以T50来比较不同催化剂的起燃活性，其测试 结果如下表1所示。
[0034] 表 1
[0035]
【权利要求】
1. 一种表面负载磷酸铝的氧化铝催化材料，其特征在于：在活性氧化铝颗粒外层包裹 一层磷酸铝，所述表面负载磷酸铝的氧化铝催化材料的组成含量为2wt9TlOwt%的磷酸铝， 90wt%?98wt%的活性氧化铝。
2. 如权利要求1所述的表面负载磷酸铝的氧化铝催化材料，其特征在于：所述活性氧 化错为 Υ _Α1203、Θ _A1203、δ _A1203、La203_Al 203、Ba0_Al203 中的一种或几种。
3. 如权利要求1所述的一种表面负载磷酸铝的氧化铝催化材料的制备方法，其特征在 于：包括如下步骤： (1) 将活性氧化铝作为载体以浸渍法在外表面先浸渍一层可溶性铝盐，静置2~10小 时； (2) 再将Na3P04溶液浸渍到（1)制得的样品上，静置2~10小时后，于KKTlKTC条件下 烘干，并于30(T600°C焙烧2?5小时备用； (3) 将步骤（2)所得样品用去离子水洗涤1~2次，除去夹杂的Na+、SO，，并于KKTlKTC 烘干即得到表面负载磷酸铝的氧化铝催化材料。
4. 如权利要求3所述的表面负载磷酸铝的氧化铝催化材料的制备方法，其特征在于： 所述可溶性铝盐为质量浓度为2.8%?14%的八12(504)3溶液。
5. 如权利要求3所述的一种表面负载磷酸铝的氧化铝催化材料的制备方法，其特征在 于：所述可溶性铝盐和活性氧化铝的摩尔比为〇. 008~0. 1:1。
6. 如权利要求3所述的一种表面负载磷酸铝的氧化铝催化材料的制备方法，其特征在 于：所述可溶性铝盐和Na3P0 4的摩尔比为1:2~3。
7. 如权利要求3所述的一种表面负载磷酸铝的氧化铝催化材料的制备方法，其特征在 于：所述Na3P04溶液的质量浓度为4%?20%。
【文档编号】B01J27/18GK104096581SQ201410337655
【公开日】2014年10月15日 申请日期:2014年7月15日 优先权日:2014年7月15日
【发明者】赵德鹏, 岳军, 金炜阳, 王卫东, 贾莉伟, 徐岘, 王家明, 王燕 申请人:无锡威孚环保催化剂有限公司