[发明专利]一种多孔陶瓷微球及其制备方法

说明书

本发明提供一种多孔陶瓷微球及其制备方法，其中，多孔陶瓷微球含有氧化铝和增强陶瓷组分，所述增强陶瓷组分含有氧化锆和氧化铈，所述多孔陶瓷微球的孔径为20‑50nm，气孔率为40～60％，球径为0.2‑0.4mm。根据本发明实施例的多孔陶瓷微球具有较高的强度，球形度高，气孔孔径分布均匀，能够广泛应用于催化剂载体，隔热或保温填料。

技术领域

本发明涉及陶瓷催化剂载体的制备领域，更具体地，涉及一种多孔陶瓷微球及其制备方法。

背景技术

多孔陶瓷是一种密度小、气孔率高的新型陶瓷材料。多孔陶瓷结合了多孔材料的高比表面积和陶瓷材料的物理化学稳定性,它具有耐高温、耐腐蚀、化学稳定性好、机械强度高等特点,广泛应用于冶金、化工、环保、能源和生物工程等领域,用作催化剂载体、两相分离、隔热和吸音材料。

多孔陶瓷微球具备更高的比表面积，在反应容器中有更高的填充密度。作为催化剂载体，负载催化剂后有利于更均匀的催化反应。目前制备陶瓷球的方法主要是滚动法，这种方法制备的微球球径分布不均匀，需要进行二次筛分，合格率低。化工领域采用传统的液氨柱发制备多孔氧化铝球，但是成球的直径都在毫米级，不适合制备0.5mm以下的微球，另外成球的强度较低，在流动、震动和荷载情况下容易碎裂。因此需要一种球径小、气孔率高、强度高的多孔陶瓷微球及制备方法。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种多孔陶瓷微球，该陶瓷微球具有较高的强度，气孔孔径均匀且孔径较大，气孔率较高，提高了透过性和机械强度，能够广泛的应用于各个领域的两相分离。

本发明还提供了一种多孔陶瓷微球的制备方法。

根据本发明实施例的多孔陶瓷微球，含有氧化铝和增强陶瓷组分，所述增强陶瓷组分含有氧化锆和氧化铈。

所述多孔陶瓷微球的孔径为20～50nm，气孔率为40～60％，球径为0.2～0.4mm。

优选地，所述氧化铝和所述增强陶瓷组分的质量比为4:(0.8～1.2)。

优选地，所述增强陶瓷组分中所述氧化锆与所述氧化铈的质量比为(3～1):(1～3)。

根据本发明第二方面实施例的多孔陶瓷微球的制备方法，包括以下步骤：

步骤1，提供氧化铝前驱体溶胶；

步骤2，将增强陶瓷组分和造孔剂配成水分散液，所述水分散液中，所述氧化铝与所述增强陶瓷组分的质量比为4:(0.8～1.2)，所述增强陶瓷组分含有氧化锆粉和氧化铈粉，所述增强陶瓷组分中所述氧化锆与所述氧化铈的质量比为(3～1):(1～3)。

步骤3，将所述水分散液加入到所述氧化铝前驱体溶胶中，搅拌均匀得到混合溶胶；

步骤4，将所述混合溶胶滴入油-氨柱中以形成球状凝胶粒子，经陈化得到球坯；

步骤5，将所述球坯干燥、烧结，得到多孔陶瓷微球。

优选地，所述氧化锆粉和氧化铈粉的平均粒径为30-50nm。

优选地，所述水分散溶液中，所述造孔剂为聚苯乙烯微球、聚乙烯微球、聚丙烯微球中的一种或几种，所述造孔剂的质量百分含量为5wt％～10wt％。

优选地，所述造孔剂的粒径为30-60nm。

优选地，所述步骤1中采用拟薄水铝石和硝酸制备所述氧化铝前驱体溶胶，所述氧化铝前驱体溶胶中的铝含量，以氧化铝计浓度为5～10wt％。

优选地，所述步骤4中，所述油-氨柱中的氨水的浓度为20～28％，氨水温度为20～32℃，所述陈化时间为0.5～2h。

优选地，所述步骤5中的所述球坯以升温速率为1～2℃/min升温之后干燥温度60～80℃并保持5～8h。