[发明专利]镁铝介孔复合氧化物负载贵金属的整体式催化剂制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种整体式催化剂及其制备方法，具体地说是一种以镁铝介孔复合氧化物为活性涂层负载贵金属的整体式催化剂的制备方法。

背景技术

整体式催化剂由于机械强度高、传质阻力小、催化剂利用效率高等优点在汽车尾气催化净化、催化燃烧反应、石油化工等领域得到广泛的应用。常用的整体式催化剂一般由载体、涂层和活性组分组成。其中载体材料以耐高温的蜂窝陶瓷材料(如堇青石陶瓷载体)应用最为广泛，活性涂层一般为活性氧化铝(Al₂O₃)及其改性物等。活性涂层的主要作用是提高载体的比表面积以利于活性组分的分散，并且对活性组分起到助催化作用。

目前整体式催化剂氧化铝涂层的制备方法主要分为三种：(1)以氧化铝粉末为原料，制成有一定黏度的涂层浆料，将处理后的载体浸入所制备的浆料中，去除多余的液料，干燥、焙烧；(2)以铝的醇盐(如异丙醇铝)、硝酸铝、氯化铝为原料，调节PH值，生成溶胶，将载体浸渍于上述溶胶中，吹除孔道内的溶胶，干燥、焙烧。(3)以拟薄水铝石为原料，加入一定量的酸溶液，得到铝溶胶，然后将载体放入铝溶胶中，吹掉载体孔道中的多余溶胶，干燥、焙烧。采用第一种方法来制备涂层，其优点在于工艺简单，涂层负载量高。但其缺点也很显著：粉末与水很难混合均匀，从而导致涂层在载体上不均匀，而且涂层与载体的结合力弱，涂层受大空速气流的冲击和热冲击易于脱落，大大缩短了催化剂的使用寿命。采用第二种方法制备的涂层，其优点在于对设备要求不高，且由于溶胶中成分均匀，易与载体结合牢固。其缺点在于控制参数多，重现性差，并且铝的醇盐价格较高。采用第三种方法制备的涂层，缺点在于流变性差不易均匀涂覆。

为提高Al₂O₃载体的性能，通常加入镁(Mg)、铈(Ce)、锆(Zr)等元素对载体进行改性。专利CN1990109A以镁和铝的可溶性盐为原料制得镁铝水滑石前驱物，空气焙烧得到镁铝复合氧化物，工艺简单，原料廉价，其缺点在于难于在整体式催化剂上应用。专利CN101168126A以溶胶-凝胶法将铈、锆的可溶性盐与活性氧化铝粉末混合，加热得到湿凝胶，浸渍、干燥、焙烧得到活性涂层，所制备的成分均匀性较高，其缺点在于使用Al₂O₃粉末做前驱体，涂层与基材的结合力不强。

发明内容

本发明的目的在于提供一种镁铝介孔复合氧化物负载贵金属的整体式催化剂的制备方法，利用一种以纯无机盐/碱为原料的溶胶-凝胶法在多孔载体上原位制备镁铝介孔复合氧化物涂层，然后在此基础上通过浸渍法负载活性贵金属(如Pt，Pd等)而制备出整体式催化剂。

为达到以上目的，本发明所采用的解决方案是：

首先配制镁铝溶胶，然后将酸处理好的蜂窝载体置于溶胶中，经过提拉、干燥和焙烧工艺后，再通过等量浸渍法工艺负载贵金属的可溶性盐或酸/碱，最后经干燥、还原得到目标催化剂。

上述步骤的具体叙述如下：

镁铝溶胶的制备包括如下步骤：

取适量铝的可溶性强酸弱碱盐，配成离子浓度为0.3-1mol/L的水溶液；

按照摩尔浓度比Al：Mg＝4：(1～6)，取适量镁盐或碱；

将所述镁盐或碱添加到上述铝盐溶液中，充分搅拌，至固体物质完全溶解，静置后溶液呈透明状；

所述铝的可溶性盐可为硝酸铝，硫酸铝，氯化铝；所述的镁盐或碱可为氢氧化镁或镁的弱酸盐，如碳酸镁。

在蜂窝载体上的涂敷成膜步骤：

将蜂窝载体浸泡于硝酸溶液中，溶液浓度应控制在0.1～0.5mol/L，浸泡时间为0.5-10h，然后烘干备用。

将酸处理过的载体慢慢浸入上述制备的镁铝溶胶中，至载体完全浸没，静置10-60min后提拉出来，晾干或低温烘干，此过程可重复操作多次(根据负载厚度调整)。挂浆机的提拉速度为2～50cm/min。

将上述挂浆后的载体在50～90℃下干燥1～10h，然后在90～150℃下干燥3～24h，然后再将载体置于马弗炉中400-800℃焙烧1～8h，升温速率应控制在2～20℃/min。

所述蜂窝载体可为堇青石、莫来石、碳化硅或多孔金属载体。

催化剂负载步骤：