一种高热稳定性改性氧化铝载体的制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种制备高热稳定性改性氧化铝载体的方法，其特点是用纯度≥99.5%的铝锭与纯度≥99%的镧系稀土金属按照质量分数10：1～200：1，在真空中频感应熔炼炉中熔炼得到Al-La合金铸锭，铸锭通过压力加工制得厚度为0.05～0.5mm的薄带，剪切成1～50mm长，1～50mm宽的矩形薄带与异丙醇在1～5%无水三氯化铝为催化剂的条件下85~95℃回流反应4~8小时后，制备得到异丙醇铝和异丙醇镧系金属二元醇盐，此二元醇盐在60~80℃不完全水解，在60~85℃减压至0.09～0.01MPa后，经过蒸馏、水解产物在85~95℃烘干、800～900℃煅烧，最终制备得到镧系稀土金属改性的高热稳定性氧化铝载体粉体材料。
【专利说明】一种高热稳定性改性氧化铝载体的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种高热稳定性改性氧化铝载体的制备方法，特别涉及一种用Al-La合金制备二元异丙醇盐，再通过不完全水解、煅烧，从而制备得到稀土改性的高热稳定性改性氧化铝载体的制备方法。
【背景技术】
[0002]活性氧化铝是当前世界上大量使用的无机化工产品之一。活性氧化铝的主要成分为Y、P等晶型的氧化铝，是一种多孔性、高分散度的固体物料。活性氧化铝的性质特点主要为:比表面积大、反应活性强、吸附性能好。活性氧化铝是制备航天航空、兵器、电子、特种陶瓷等尖端材料的原料，是性能优良的汽车尾气净化剂，在石油化工和化学工业中用作催化剂或载体，各种行业中的用作吸附剂和脱水剂。
[0003]目前活性氧化铝的制备方法，主要分为两种:一种是将拜耳法生产的三水铝石或工业氢氧化铝加热脱水制得，但其杂质含量较高，孔型及表面结构难以改善；另一种方法是通过中和铝盐或铝酸钠溶液或由醇铝分解来获得铝胶、拟薄水铝石或一水软铝石，再在400-800°C下活化制得，由于对产品的性能要求不同，原料不同，相应的制作过程也有很大的差异。
[0004]中国专利(CN1202010C)介绍了氧化铝在La的存在下用溶胶-凝胶法制备后在1000-1100oC的温度下长时间煅烧保持比表面在100m2/g。该方法在Al (OH) 3成凝胶状态下加入稀土等改性的金属氧化物，但存在加入不均匀的问题。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于克服现有技术生产的活性氧化铝高温稳定性差等问题，提供一种高热稳定性改性氧化铝载体的制备方法，它采用Al-La合金制备二元异丙醇盐，再通过不完全水解、煅烧，从而制备得到稀土改性的高热稳定性改性氧化铝载体的制备方法。
[0006]本发明通过下列技术方案实现，其特征在于包括下列工艺步骤:
A:用纯度≥99.5%的铝锭与纯度≥99%的镧系稀土金属，按质量分数10:1~200:1，在真空中频感应熔炼炉中制备得到Al-La系合金铸锭，合金铸锭通过压力加工制得厚度
0.05~0.5mm的薄带,剪切成长度为I~50mm,宽度为I~50mm的矩形薄带,矩形薄带与异丙醇在I~5%无水三氯化铝为催化剂的条件下85、5°C回流反应4-8小时后，制备得到异丙醇铝和异丙醇镧系金属二元醇盐；
B:将步骤A制备得到的二元醇盐在搅拌条件下6(T80°C水解，制备得到拟薄水铝石和氢氧化镧(系)的混合物，按照Al-La合金铸锭与水的质量分数比为0.5~5加水，使得有1%~5%的二元醇未水解；
C:将步骤B所得产物在6(T85°C减压至0.1~0.02Mpa后，蒸馏I~4小时，蒸馏出水解产生的异丙醇，该异丙醇因不含水可直接回用；蒸馏后的产物在85、5°C烘干4飞小时，获得产物；D:步骤C所获得产物在800~900°C煅烧得到高热稳定性改性氧化铝载体粉体材料。
[0007]所述步骤A中的原料Al及稀土金属镧为符合纯度要求的普通市售材料；所述回流反应采用普通的水浴玻璃冷凝回流反应器。
[0008]所述步骤B中水解时采用的水为电阻率不低于IOM Ω的纯水，水解过程控制中水量，使二元醇盐不完全水解，保留有1%~5%未水解的二元醇盐；
本发明过程中所涉及的化学反应
1、铝与异丙醇的反应 2A1+6C3H70H=2A1 (C3H7O) 3+3H2
2、醇铝的水解反应
Al (C3H7O) 3+3H20=Al (OH) 3+3C3H70H
3、铝到氢氧化铝的总反应 2A1+6C3H70H+6H20=3H2+2A1 (OH) 3+6C3H70H
4、氢氧化铝到氧化铝的反应 2 Al (OH) 3=A1203+3H20
5、从铝到氧化铝的总反应 2A1+6C3H70H+6H20=3H2+6C3H70 H+A1203+3H20
从反应方程式可以看出，理论上异丙醇在正反应过程不消耗。
[0009]本专利创新在于把稀土元素以合金的方式与Al —起生成二元醇盐，然后共同不完全水解，最终煅烧为稀土氧化物，因此，稀土氧化物分布更为均匀，最终在1200°C，24小时煅烧后仍然保持60m2/g的比表面积及0.45ml/g的孔容，显示了优越的高温稳定性。该改性粉体材料经过1200°C老化后仍然具有较高的比表面积及孔容。
[0010]本发明工艺简洁、流程短、能耗低、环境友好、无环境污染，能够进行规模化生产，具有明显的创新性，能够产生显著的经济效益及社会效益。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]下面结合附图以实例进一步说明本发明的实质内容，但本发明的内容并不限于此。
[0012]图1为本发明工艺流程示意图。
【具体实施方式】
[0013]本发明的技术方案通过图1的工艺流程实现:
(1)用纯度≥99.5%的铝锭与纯度≥99%的镧系稀土金属按照质量分数10:1~200:I，在真空中频感应熔炼炉中制备得到Al-La合金铸锭；
(2)铸锭通过压力加工制得厚度0.05~0.5mm的薄带，剪切成长度为10~500mm，宽度为10~500mm的薄带；
(3)剪切好的薄带与异丙醇在I~5%无水三氯化铝为催化剂的条件下85、5°C回流反应1~8小时后，制备得到异丙醇铝和异丙醇镧系二元醇盐；
(4)二元醇盐在搅拌条件下6(T80°C水解，制备得到拟薄水铝石和氢氧化镧(系)的混合物，按照Al-La合金铸锭与水的质量分数比为0.5~5加水，使得有1%~5%的二元醇未水解；
(5)所得产物6(T85°C减压至0.1~0.02MPa蒸馏I~4小时，蒸馏出水解产生的异丙醇，该异丙醇因不含水可直接回用。蒸馏后的产物在85、5°C烘干4飞小时；
(6)在800~900°C煅烧得到高热稳定性改性氧化铝载体粉体材料。
[0014]需要说明的是:
步骤(1)中所述的金属铝纯度> 99.5%，镧系稀土金属纯度> 99%，均为普通市售材料； 步骤(1)中所述的真空中频感应熔炼炉为工业常用设备；
步骤(3)中所述的回流反应为普通的水浴玻璃冷凝回流反应器；
步骤(4)中水解时采用的水为电阻率不低于IOMΩ的纯水。
[0015]实施例1
按质量分数Al:La=20:l的加料量在现有常规技术的真空中频熔炼炉中制备得到Al-La合金铸锭，该铸锭经过常规的表面处理后，通过压力加工的方法，加工到厚度为
0.1mm薄带,经过表面清洗后剪切成长度为2mm,宽度为IOmm的矩形薄带,取其中的100g加入回流反应器中，再加入600g工业异丙醇及3g无水三氯化铝。水浴加热到95°C，4小时后反应完毕生成二元醇盐。 此二元醇盐在60°C搅拌条件下加入190g水进行不完全水解。水解产物在85°C减压至0.1Mpa蒸馏I小时，蒸馏出水解产生的异丙醇，该异丙醇可直接回用。蒸馏后的产物在95°C烘干4小时。烘干完的产物在900°C煅烧I小时制备得到高热稳定性改性氧化铝。比表面积不小于220m2/g，孔容不小于0.8ml/g。经过1200°C，24时老化试验后表面积不小于80m2/g,孔容不小于0.55ml/g实施例2
按质量分数Al:La=100:1的加料量在现有常规技术的真空中频熔炼炉中制备得到Al-La合金铸锭，该铸锭经过常规的表面处理后，通过压力加工的方法，加工到厚度为
0.2mm，经过表面清洗后剪切成长度为2mm，宽度为3 mm的矩形薄带，取其中的100g加入回流反应器中，再加入600g工业异丙醇及3g无水三氯化铝。水浴加热到85°C，8小时后反应完毕生成二元醇盐。此二元醇盐在80°C搅拌条件下加入198g水进行不完全水解。水解产物在60°C减压至0.1Mpa蒸馏I小时，蒸馏出水解产生的异丙醇，该异丙醇可直接回用。蒸馏后的产物在85°C烘干6小时。烘干完的产物在900°C煅烧I小时制备得到高热稳定性改性氧化铝。比表面积不小于150m2/g，孔容不小于0.7ml/g。经过1200°C，24时老化试验后表面积不小于60m2/g,孔容不小于0.45ml/g。
【权利要求】
1.一种高热稳定性改性氧化铝载体的制备方法，其特征在于包括下列工艺步骤: A:用纯度≤99.5%的铝锭与纯度≤99%的镧系稀土金属，按质量分数10:1~200:1，在真空中频感应熔炼炉中制备得到Al-La系合金铸锭，合金铸锭通过压力加工制得厚度0.05~0.5mm的薄带,剪切成长度为I~50mm,宽度为I~50mm的矩形薄带,矩形薄带与异丙醇在I~5%无水三氯化铝为催化剂的条件下85、5°C回流反应8小时后，制备得到异丙醇铝和异丙醇镧系金属二元醇盐； B:将步骤A制备得到的二元醇盐在搅拌条件下6(T80°C水解，制备得到拟薄水铝石和氢氧化镧(系)的混合物，按照Al-La合金铸锭与水的质量分数比为0.5~5加水，使得有1%~5%的二元醇未水解； C:将步骤B所得产物在6(T85°C减压至0.1~0.02Mpa后，蒸馏I~4小时，蒸馏出水解产生的异丙醇，该异丙醇因不含水可直接回用；蒸馏后的产物在85、5°C烘干4飞小时，获得产物； D:步骤C所获得产物在800~900°C煅烧得到高热稳定性改性氧化铝载体粉体材料。
2.根据权利要求1所述的高热稳定性改性氧化铝载体的制备方法，其特征在于所述步骤A中的原料Al及稀土金属镧为符合纯度要求的普通市售材料；所述回流反应采用普通的水浴玻璃冷凝回流反应器；
3.根据权利要求1所述的高热稳定性改性氧化铝载体的制备方法，其特征在于所述步骤B中水解时采用的水为电阻率不低于IOM Ω的纯水,水解过程控制中水量,使二元醇盐不完全水解，保留有1%~5%未水解的二元醇盐。
【文档编号】C01F7/30GK103818938SQ201410067575
【公开日】2014年5月28日 申请日期:2014年2月27日 优先权日:2014年2月27日
【发明者】王耀东, 胡劲, 王玉天, 文劲松, 王开军, 孔令彦 申请人:昆明铂生金属材料加工有限公司