[发明专利]一种含大孔的氧化铝载体及其制备方法

说明书

本发明涉及一种含大孔的氧化铝载体，孔径分布60～200nm，大孔比例0.1～80％，孔容0.8～2.3ml/g，载体使用高分子聚丙烯酸钠、聚丙烯酸铵、聚丙烯酸中的一种或几种作为扩孔剂。含大孔的氧化铝载体具有孔径大小可调节，大孔比例可以有效控制的特点。

技术领域

本发明涉及一种含大孔的氧化铝载体及其制备方法，特别是一种大孔孔径可调节、孔径分布集中的氧化铝载体及制备方法。

背景技术

石油及其产品作为主要的能源和日用化工品等的原料来源，支撑着整个国家的经济发展。催化过程和反应是石油加工过程中不可缺少的组成部分，为了提高石油加工过程中的转化效率，高效催化剂的开发一直是科研工作者的共同追求。为了提高催化剂的转化效率，大孔催化剂载体材料从提高传质速率的角度，被广泛的用于改善催化剂的性能。

氧化铝作为传统的催化剂载体材料，具有技术成熟、孔结构可调节、使用成本低、容易加工成型的特点，广泛的用于炼油化工催化剂的制备。载体作为催化剂的重要组成部分，一方面可以提高活性组分的分散效果，另一方面，其孔道结构提供了反应物分子和产物分子的扩散通道，提高金属的利用效率。大孔载体材料具有传质阻力小、效率高的特点，近年来，载体作为催化剂的核心组成部分，大孔结构的氧化铝、分子筛、活性炭等被广泛的研究，以提高催化剂的使用效率。按照合成过程对大孔材料可以划分为两类：一类为合成过程直接合成出具有大孔结构的载体新材料，另一类是对材料后改性得到具有大孔结构的载体材料。针对第二类大孔载体材料合成方法的研究，主要是通过模板剂、水热等方法得到大孔结构，具有生产工艺简单、成本较低的优点，相关的处理技术已经在工业中进行应用。

模板剂法合成大孔氧化铝材料的相关文献较多，按照模板剂种类不同，可以划分为：硬模板剂和软模板剂两种方法。以活性炭为代表的硬模板剂法可以得到较好的大孔氧化铝，US4448896公开了一种炭黑作为扩孔剂，可以得到孔径分布在15-300nm的大孔氧化铝，但是由于炭黑的颗粒直径分布不均一，较难制备孔径分布集中的大孔氧化铝。CN201410347665.X公开了一种大孔容、高强度氧化铝的制备方法，通过加入聚丙烯酰胺、聚乙烯醇、烷基纤维素、田菁粉、淀粉等扩孔剂，得到含有大孔的氧化铝载体，其扩孔剂的用量占氧化铝的10-30％，但是未公开具体孔径范围。硬模板剂法虽然可以得到较好的大孔氧化铝载体，但是其模板剂的用量最好大于20％，导致加工成本大幅提高，大量模板剂的分解也不符合低碳环保的发展要求。CN 201010509425.7公开了一种水热和模板剂共同扩孔的方法，以制备含有大孔结构的氧化铝载体，通过水热辅助性扩孔作用，模板剂的用量可以降低至3-10％，但是辅助水热造成了能耗的升高。CN 200310103035.X公开了一种大孔氧化铝的制备方法，采用聚乙烯醇、聚丙醇、聚乙二醇软模板剂进行扩孔，通过加入1％的聚乙二醇，孔径大于100nm的孔容占总孔容的26.2％。软模板剂具有用量低、扩孔效果好的优点，但是较高分子量的醇类软模板剂在水中的溶解性能较差，导致其用于扩超大孔氧化铝受到限制。CN201410148773.4公开了一种氧化铝多孔微球的制备方法，包括以下步骤：1)将表面活性剂溶于去离子水中，搅拌，作为水相；2)将螯合剂、氧化铝前驱体与正辛醇混合，搅拌，作为油相；3)在油相中加入Span80以及致孔剂，搅拌；4)将步骤3)所得澄清的油相倒入至水相中持续搅拌乳化；5)将步骤4)所得物真空抽滤，所得滤饼洗涤后干燥，得氧化铝多孔微球。该微球具有内部封闭大孔结构，微球尺寸为1μm～100μm，该发明利用致孔剂与乳液中的溶胶凝胶过程获得具有内部封闭大孔结构的金属多孔微球。利用相分离原理制备多孔微球。内部封闭孔径为50nm～5μm。致孔剂为聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯酰胺或聚丙烯酸。该发明使用了大量的表面活性剂、螯合剂、致孔剂，制备原料多，合成工艺复杂。CN201310748661.8公开了一种氧化铝/碳气凝胶复合材料的制备方法，其在密闭容器中，将水溶性糖类化合物和水溶性高分子溶于水，然后加入铝盐或氢氧化铝，在140～300℃反应，经干燥后在300～1500℃惰性气氛下煅烧得到氧化铝/碳气凝胶复合材料。该发明采用一锅法制备低密度、高孔隙率的氧化铝/碳气凝胶复合材料，本发明具有原料易得、制备过程简单、成本低等优点，所得的氧化铝/碳气凝胶复合材料质轻、孔隙率高，可用于催化剂载体、气敏元件、固体电解隔膜、钢液测氧探头材料等。CN201310499233.6公开一种氧化铝载体的制备方法，包括如下内容：首先碱性沉淀剂水溶液与酸性铝盐水溶液进行中和反应得到沉淀浆液；然后向沉淀浆液中加入水溶性树脂并采用微波加热对其进行老化处理；最后老化后的混合物料经过滤、洗涤、干燥、成型制得最终氧化铝载体。该方法制备的氧化铝载体具有较大的孔径和集中的孔分布，特别是10～20nm的孔占总孔容比例大，达到60～80％，适于作为重油加氢催化剂的载体。CN201310258011.5涉及一种齿球形氧化铝载体、齿球形氧化铝加氢处理催化剂及其制备方法，包括以下组分：胶溶剂，0.5-4重量份；润滑剂，0.2-2重量份；分散剂，0.2-3重量份；扩孔剂，0.3-4重量份；氢氧化铝，100重量份。扩孔剂是聚乙烯醇、聚丙烯酸钠、淀粉衍生物或炭黑中的一种或混合物。该发明添加了阴离子表面活性剂减少了各种助剂成分添加量的同时比表面积增加246m²/g，扩孔剂聚丙烯酸钠。该发明所述的齿球形氧化铝载体，由于大幅度降低其中各种助剂如胶溶剂、扩孔剂、分散剂、阴离子表面活性剂等组分的含量，不仅节约了成本，还具有比表面积大，机械强度高等优点。该发明使用了胶溶剂，润滑剂，分散剂，扩孔剂等试剂，所制得的氧化铝载体是单峰孔分布。