本发明属于钛酸铝载体制备方法技术领域，具体涉及一种富钛钛酸铝载体的制备方法。
背景技术：
随着现代金属冶炼、航空航天及汽车工业等领域的迅猛发展，对陶瓷材料的性能要求的标准不断提高，尤其在耐高温和抗热震性等方面。钛酸铝(al2tio5)材料熔点高，抗冲击及抗热震性能好，这些优点使得它在较高的温度和频繁的冷热交换条件下具有很大的应用潜力。此外钛酸铝材料还具有低膨胀性和耐火、耐蚀、耐碱等优点，所以钛酸铝材料也广泛的应用于耐火砖和化工行业。多孔钛酸铝陶瓷具有相对密度低，比表面积高，渗透性好，以及优越的吸附性，同时具有钛酸铝材料熔点高，抗冲击及抗热震性能好等优点，广泛应用于以下领域：(1)过滤、净化、分离；(2)催化载体、吸附载体；(3)高级保温材料、传感材料。
贵金属催化剂是石油化工中最主要的催化剂，以贵金属为活性中心，具有良好的催化效果，随着科技的发展，以贵金属为主，钛元素为辅的双活性中心结构成为了主要研究对象。目前的制备方法主要采用载体镀膜法，但是将钛元素与载体相接的优先处理工艺还未有披露。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种富钛钛酸铝载体的制备方法，改善了传统的载体镀膜方法中不能使钛元素与载体相接优先处理的问题。
本发明所采用的技术方案是，一种富钛钛酸铝载体的制备方法，包括以下步骤：
步骤1，制备包裹状钛溶胶液和纳米二氧化钛悬浊液
步骤1.1，将钛酸正丁酯加入到无水乙醇中，然后加入分散剂，随后进行超声反应形成包裹状钛溶胶液，备用；
步骤1.2，将纳米二氧化钛加入无水乙醇中，然后超声分散得到纳米二氧化钛悬浊液，备用；
步骤2，将铝溶胶放入反应釜中，随后加入步骤1.2的纳米二氧化钛悬浊液，搅拌均匀后加入硅酸乙酯，超声反应得到混合液；将混合液减压蒸馏反应，得到粘稠液；
步骤3，制备多孔粗模
将步骤2中的粘稠液放入模具中超声固化反应，随后进行恒压加热反应，得到多孔粗模；
步骤4，制备镀膜粗模
将步骤3的多孔粗模浸泡在步骤1.1的包裹状钛溶胶内，随后取出快速固化，得到镀膜粗模；
步骤5，将步骤4的镀膜粗模进行梯度烧结，即得到多孔富钛钛酸铝。
本发明的特征还在于，
步骤1.1中钛酸正丁酯在包裹状钛溶胶液中的质量浓度为10-20g/l，其中分散剂具体为聚乙烯吡咯烷酮、分散剂的添加浓度为0.5-1.5g/l；
超声反应参数：压力为3-5mpa，温度为60-80℃，频率为2.5-5.5khz。
步骤1.2中纳米二氧化钛在纳米二氧化钛悬浊液中的质量浓度为20-40g/l，超声分散频率为8-16khz。
步骤2中硅酸乙酯、铝溶胶中铝离子、纳米二氧化钛悬浊液中纳米二氧化钛的质量比为0.05-0.15:1:1，超声反应频率为10-20khz、超声反应时间10-15min。
步骤2中减压蒸馏反应的参数为：时间3-5h、压力为标准大气压的20-40％、温度50-80℃。
步骤3中超声固化反应参数：超声频率为2-8mhz，温度为120-150℃，超声时间2-4h；所述恒压加热反应参数：温度200-250℃，压力0.4-0.8mpa，时间为2-3h。
步骤4中快速固化温度为110-140℃，固化时间为10-20min。
步骤5中梯度烧结参数为：
第一梯度：烧结温度200-240℃，烧结时间40-60min；第二梯度：烧结温度400-500℃，烧结时间60-80min；第三梯度：烧结温度1000-1100℃，烧结时间120-150min；第四梯度：烧结温度1200-1400℃，烧结时间240-300min。
本发明的有益效果是：本发明一种富钛钛酸铝载体的制备方法，相较于传统的载体镀膜法，提供了一种使钛元素与载体相接优先处理的方法，不仅步骤简单，工艺易实现；采用梯度烧结方法，得到钛酸铝不仅含钛量高，而且气孔均匀，强度提高，有很好的使用价值。
具体实施方式
下面通过具体实施方式对本发明进行详细说明。
本发明一种富钛钛酸铝载体的制备方法，包括以下步骤：
步骤1，制备包裹状钛溶胶液和纳米二氧化钛悬浊液
步骤1.1，将钛酸正丁酯加入到无水乙醇中，然后加入分散剂，随后进行超声反应形成包裹状钛溶胶液，备用；其中钛酸正丁酯在包裹状钛溶胶液中的质量浓度为10-20g/l，分散剂具体为聚乙烯吡咯烷酮、分散剂的添加浓度为0.5-1.5g/l；超声反应参数：压力为3-5mpa，温度为60-80℃，频率为2.5-5.5khz。
步骤1.2，将纳米二氧化钛加入无水乙醇中，然后超声分散得到纳米二氧化钛悬浊液，备用；其中纳米二氧化钛在纳米二氧化钛悬浊液中的质量浓度为20-40g/l，超声分散频率为8-16khz。
步骤2，将铝溶胶放入反应釜中，随后加入步骤1.2的纳米二氧化钛悬浊液，搅拌均匀后加入硅酸乙酯，超声反应得到混合液；将混合液减压蒸馏反应，得到粘稠液；其中硅酸乙酯、铝溶胶中铝离子、纳米二氧化钛悬浊液中纳米二氧化钛的质量比为0.05-0.15:1:1，超声反应频率为10-20khz、超声反应时间10-15min；减压蒸馏反应的参数为：时间3-5h、压力为标准大气压的20-40％、温度50-80℃。
步骤3，制备多孔粗模
将步骤2中的粘稠液放入模具中超声固化反应，随后进行恒压加热反应，得到多孔粗模；其中超声固化反应参数：超声频率为2-8mhz，温度为120-150℃，超声时间2-4h；所述恒压加热反应参数：温度200-250℃，压力0.4-0.8mpa，时间为2-3h。
步骤4，制备镀膜粗模
将步骤3的多孔粗模浸泡在步骤1.1的包裹状钛溶胶内，随后取出快速固化，得到镀膜粗模；快速固化温度为110-140℃，固化时间为10-20min。
步骤5，将步骤4的镀膜粗模进行梯度烧结，即得到多孔富钛钛酸铝，其中梯度烧结参数为：
第一梯度：烧结温度200-240℃，烧结时间40-60min；第二梯度：烧结温度400-500℃，烧结时间60-80min；第三梯度：烧结温度1000-1100℃，烧结时间120-150min；第四梯度：烧结温度1200-1400℃，烧结时间240-300min。
实施例1
(1)制备包裹状钛溶胶液
将钛酸正丁酯加入到无水乙醇中，然后加入分散剂聚乙烯吡咯烷酮，随后进行超声反应形成包裹状钛溶胶液，备用。
其中钛酸正丁酯在包裹状钛溶胶液中的质量浓度为10g/l，分散剂的添加浓度为0.5g/l；超声反应参数：压力为3mpa，温度为60℃，频率为2.5khz。
(2)制备纳米二氧化钛悬浊液
将纳米二氧化钛加入无水乙醇中，然后超声分散得到纳米二氧化钛悬浊液，备用。
其中纳米二氧化钛在纳米二氧化钛悬浊液中的质量浓度为20g/l，超声分散频率为8khz。
(3)将铝溶胶放入反应釜中，随后加入纳米二氧化钛悬浊液，搅拌均匀后加入硅酸乙酯，超声反应得到混合液；将混合液减压蒸馏反应，得到粘稠液。
其中硅酸乙酯、铝溶胶中铝离子、纳米二氧化钛悬浊液中纳米二氧化钛的质量比为0.05:1:1，超声反应频率为10khz、超声反应时间10min；减压蒸馏反应的参数为：时间3h、压力为标准大气压的20％、温度50℃。
(4)制备多孔粗模
将粘稠液放入模具中超声固化反应，随后进行恒压加热反应，得到多孔粗模。
其中超声固化反应参数：超声频率为2mhz，温度为120℃，超声时间2h；恒压加热反应参数：温度200℃，压力0.4mpa，时间为2h。
(5)制备镀膜粗模
将多孔粗模浸泡在包裹状钛溶胶内，随后取出快速固化，得到镀膜粗模；快速固化温度为110℃，固化时间为10min。
(6)将镀膜粗模进行梯度烧结，即得到多孔富钛钛酸铝。
其中梯度烧结参数为：
第一梯度：烧结温度200℃，烧结时间60min；
第二梯度：烧结温度400℃，烧结时间80min；
第三梯度：烧结温度1000℃，烧结时间150min；
第四梯度：烧结温度1200℃，烧结时间300min。
实施例2
(1)制备包裹状钛溶胶液
将钛酸正丁酯加入到无水乙醇中，然后加入分散剂聚乙烯吡咯烷酮，随后进行超声反应形成包裹状钛溶胶液，备用。
其中钛酸正丁酯在包裹状钛溶胶液中的质量浓度为13g/l，分散剂的添加浓度为0.8g/l；超声反应参数：压力为4.5mpa，温度为65℃，频率为3.5khz。
(2)制备纳米二氧化钛悬浊液
将纳米二氧化钛加入无水乙醇中，然后超声分散得到纳米二氧化钛悬浊液，备用。
其中纳米二氧化钛在纳米二氧化钛悬浊液中的质量浓度为25g/l，超声分散频率为10khz。
(3)将铝溶胶放入反应釜中，随后加入纳米二氧化钛悬浊液，搅拌均匀后加入硅酸乙酯，超声反应得到混合液；将混合液减压蒸馏反应，得到粘稠液。
其中硅酸乙酯、铝溶胶中铝离子、纳米二氧化钛悬浊液中纳米二氧化钛的质量比为0.08:1:1，超声反应频率为12khz、超声反应时间11min；减压蒸馏反应的参数为：时间3.5h、压力为标准大气压的25％、温度60℃。
(4)制备多孔粗模
将粘稠液放入模具中超声固化反应，随后进行恒压加热反应，得到多孔粗模。
其中超声固化反应参数：超声频率为4mhz，温度为130℃，超声时间2.5h；恒压加热反应参数：温度210℃，压力0.5mpa，时间为2.2h。
(5)制备镀膜粗模
将多孔粗模浸泡在包裹状钛溶胶内，随后取出快速固化，得到镀膜粗模；快速固化温度为120℃，固化时间为12min。
(6)将镀膜粗模进行梯度烧结，即得到多孔富钛钛酸铝。
其中梯度烧结参数为：
第一梯度：烧结温度210℃，烧结时间55min；
第二梯度：烧结温度420℃，烧结时间75min；
第三梯度：烧结温度1030℃，烧结时间140min；
第四梯度：烧结温度1250℃，烧结时间280min。
实施例3
(1)制备包裹状钛溶胶液
将钛酸正丁酯加入到无水乙醇中，然后加入分散剂聚乙烯吡咯烷酮，随后进行超声反应形成包裹状钛溶胶液，备用。
其中钛酸正丁酯在包裹状钛溶胶液中的质量浓度为15g/l，分散剂的添加浓度为1g/l；超声反应参数：压力为3.5mpa，温度为70℃，频率为4.5khz。
(2)制备纳米二氧化钛悬浊液
将纳米二氧化钛加入无水乙醇中，然后超声分散得到纳米二氧化钛悬浊液，备用。
其中纳米二氧化钛在纳米二氧化钛悬浊液中的质量浓度为30g/l，超声分散频率为10khz。
(3)将铝溶胶放入反应釜中，随后加入纳米二氧化钛悬浊液，搅拌均匀后加入硅酸乙酯，超声反应得到混合液；将混合液减压蒸馏反应，得到粘稠液。
其中硅酸乙酯、铝溶胶中铝离子、纳米二氧化钛悬浊液中纳米二氧化钛的质量比为0.1:1:1，超声反应频率为15khz、超声反应时间13min；减压蒸馏反应的参数为：时间4h、压力为标准大气压的30％、温度70℃。
(4)制备多孔粗模
将粘稠液放入模具中超声固化反应，随后进行恒压加热反应，得到多孔粗模。
其中超声固化反应参数：超声频率为6mhz，温度为130℃，超声时间3h；恒压加热反应参数：温度230℃，压力0.5mpa，时间为2.5h。
(5)制备镀膜粗模
将多孔粗模浸泡在包裹状钛溶胶内，随后取出快速固化，得到镀膜粗模；快速固化温度为125℃，固化时间为15min。
(6)将镀膜粗模进行梯度烧结，即得到多孔富钛钛酸铝。
其中梯度烧结参数为：
第一梯度：烧结温度230℃，烧结时间50min；
第二梯度：烧结温度450℃，烧结时间70min；
第三梯度：烧结温度1050℃，烧结时间140min；
第四梯度：烧结温度1300℃，烧结时间260min。
实施例4
(1)制备包裹状钛溶胶液
将钛酸正丁酯加入到无水乙醇中，然后加入分散剂聚乙烯吡咯烷酮，随后进行超声反应形成包裹状钛溶胶液，备用。
其中钛酸正丁酯在包裹状钛溶胶液中的质量浓度为18g/l，分散剂的添加浓度为1.2g/l；超声反应参数：压力为4mpa，温度为75℃，频率为5khz。
(2)制备纳米二氧化钛悬浊液
将纳米二氧化钛加入无水乙醇中，然后超声分散得到纳米二氧化钛悬浊液，备用。
其中纳米二氧化钛在纳米二氧化钛悬浊液中的质量浓度为35g/l，超声分散频率为14khz。
(3)将铝溶胶放入反应釜中，随后加入纳米二氧化钛悬浊液，搅拌均匀后加入硅酸乙酯，超声反应得到混合液；将混合液减压蒸馏反应，得到粘稠液。
其中硅酸乙酯、铝溶胶中铝离子、纳米二氧化钛悬浊液中纳米二氧化钛的质量比为0.12:1:1，超声反应频率为18khz、超声反应时间14min；减压蒸馏反应的参数为：时间4.5h、压力为标准大气压的35％、温度75℃。
(4)制备多孔粗模
将粘稠液放入模具中超声固化反应，随后进行恒压加热反应，得到多孔粗模。
其中超声固化反应参数：超声频率为6mhz，温度为145℃，超声时间3.5h；恒压加热反应参数：温度240℃，压力0.7mpa，时间为2.8h。
(5)制备镀膜粗模
将多孔粗模浸泡在包裹状钛溶胶内，随后取出快速固化，得到镀膜粗模；快速固化温度为130℃，固化时间为18min。
(6)将镀膜粗模进行梯度烧结，即得到多孔富钛钛酸铝。
其中梯度烧结参数为：
第一梯度：烧结温度230℃，烧结时间45min；
第二梯度：烧结温度480℃，烧结时间65min；
第三梯度：烧结温度1080℃，烧结时间130min；
第四梯度：烧结温度1350℃，烧结时间260min。
实施例5
(1)制备包裹状钛溶胶液
将钛酸正丁酯加入到无水乙醇中，然后加入分散剂聚乙烯吡咯烷酮，随后进行超声反应形成包裹状钛溶胶液，备用。
其中钛酸正丁酯在包裹状钛溶胶液中的质量浓度为20g/l，分散剂的添加浓度为1.5g/l；超声反应参数：压力为5mpa，温度为80℃，频率为5.5khz。
(2)制备纳米二氧化钛悬浊液
将纳米二氧化钛加入无水乙醇中，然后超声分散得到纳米二氧化钛悬浊液，备用。
其中纳米二氧化钛在纳米二氧化钛悬浊液中的质量浓度为40g/l，超声分散频率为16khz。
(3)将铝溶胶放入反应釜中，随后加入纳米二氧化钛悬浊液，搅拌均匀后加入硅酸乙酯，超声反应得到混合液；将混合液减压蒸馏反应，得到粘稠液。
其中硅酸乙酯、铝溶胶中铝离子、纳米二氧化钛悬浊液中纳米二氧化钛的质量比为0.15:1:1，超声反应频率为20khz、超声反应时间15min；减压蒸馏反应的参数为：时间5h、压力为标准大气压的40％、温度80℃。
(4)制备多孔粗模
将粘稠液放入模具中超声固化反应，随后进行恒压加热反应，得到多孔粗模。
其中超声固化反应参数：超声频率为8mhz，温度为150℃，超声时间4h；恒压加热反应参数：温度250℃，压力0.8mpa，时间为3h。
(5)制备镀膜粗模
将多孔粗模浸泡在包裹状钛溶胶内，随后取出快速固化，得到镀膜粗模；快速固化温度为140℃，固化时间为20min。
(6)将镀膜粗模进行梯度烧结，即得到多孔富钛钛酸铝。
其中梯度烧结参数为：
第一梯度：烧结温度240℃，烧结时间40min；
第二梯度：烧结温度500℃，烧结时间60min；
第三梯度：烧结温度1100℃，烧结时间120min；
第四梯度：烧结温度1400℃，烧结时间240min。
通过实施例1-5制备的富钛钛酸铝载体，不仅步骤简单，工艺易实现；采用梯度烧结方法，得到钛酸铝不仅含钛量高，而且气孔均匀，强度提高，有很好的实用价值。