專利名稱：一種耐高溫催化劑載體及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種耐高溫催化劑載體及其制備方法，屬于耐高溫催化劑載體材料及其制備技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
許多重要的工業(yè)催化方法在高溫下進(jìn)行，例如，甲烷蒸汽重整制合成氣(一氧化碳和氫氣的混合物)，烴部分氧化制備合成氣，煤層氣等含氧有機(jī)物脫氧或有機(jī)物的催化燃燒，合成氣甲烷化反應(yīng)合成天然氣等反應(yīng)均需在高溫下進(jìn)行，在多數(shù)情況下，所用催化劑為固體催化劑，其中的活性催化組分負(fù)載在金屬氧化物上。用通常的載體負(fù)載的催化劑，由于載體的耐高溫性能不佳，在高溫下，比表面積減小，孔容下降，活性組分的晶粒聚集和長(zhǎng)大，催化劑的壽命不高。中國(guó)專利CN201010245734. 8制備了一種耐高溫、耐硫的稀土改性的氧化鋯鋁和氧化鋇鋁催化劑載體，用于汽車尾氣催化劑。但是載體在高溫、高壓和高水蒸氣條件下，表面積損失的速率顯著加快，其穩(wěn)定性不能夠滿足工業(yè)高溫、高水汽條件下反應(yīng)的需要。中國(guó)專利CN93106324. 8制備了耐高溫的鎂基催化劑載體，可用于高溫高水蒸氣下反應(yīng)，但該催化劑載體的比表面積不到10m2/g，不能夠滿足在載體上負(fù)載較大量的活性組分，用這種載體制備的催化劑的活性較低。中國(guó)專利CN96196015. 9 ;美國(guó)專利 UP2375402, UP4681867, UP4880764 ;歐洲專利EP0257983 ；日本專利JP57-18639等。采用了含鉿氧化物作為催化劑的載體，制備耐高溫的催化劑載體和耐高溫的催化劑，但是由于鉿化合物的價(jià)格昂貴，造成載體和催化劑的成本高昂，應(yīng)用受到限制。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提供一種耐高溫催化劑載體及其制備方法，該載體應(yīng)具有良好的耐高溫性能，使用壽命長(zhǎng)，制備成本低。本發(fā)明采用的技術(shù)方案是一種耐高溫催化劑載體包含A1203、ZrO2, TiO2, MgO或SiO2中的三種或三種以上，經(jīng)稀土氧化物改性制得；稀土元素改性劑為L(zhǎng)a、Ce、Nd、Sm的氧化物，其加入量的質(zhì)量百分比為3 20%。所述的一種耐高溫催化劑載體的制備方法包括下列步驟
(1)選用Al203、Zr02、Ti02、Mg0或SiO2的三種或三種以上對(duì)應(yīng)的氫氧化物混合均勻、烘干、焙燒后，得到一級(jí)載體粉末，焙燒溫度30(T5(KrC ；
(2)所述一級(jí)載體粉末與一級(jí)載體粉末對(duì)應(yīng)的鹽溶液混合打漿，然后采用沉淀劑將鹽溶液沉淀，過(guò)濾、洗滌、烘干、焙燒后，得到二級(jí)載體粉末，焙燒溫度為50(T80(TC ；
(3)所述二級(jí)載體粉末與La、Ce、Nd或Sm的鹽溶液混合打漿，然后采用沉淀劑將La、Ce、Nd、Sm沉淀，過(guò)濾、洗滌、烘干、煅燒后，得到耐高溫催化劑載體粉末，根據(jù)需要成型即得耐高溫催化劑載體，煅燒時(shí)通入惰性氣體N2或He，煅燒溫度為90(Tl200°C。
所述一級(jí)載體粉末對(duì)應(yīng)的鹽溶液選自硝酸鹽、氯化物或硫酸鹽的溶液，SiO2以硅溶膠形式加入。所述La、Ce、Nd、Sm的鹽溶液選自硝酸鹽或氯化物的溶液。所述沉淀劑選自氫氧化鈉、碳酸鈉、碳酸氫鈉或氨水。本發(fā)明的有益效果是這種耐高溫催化劑載體的材料選用A1203、ZrO2, TiO2, MgO或SiO2中的三種或三種以上，經(jīng)稀土化合物改性制得，改性劑稀土元素為L(zhǎng)a、Ce、Nd、Sm等稀土氧化物，含量為3 20%。該載體材料在600°C以上和高水蒸氣存在時(shí)，具有很高的表面 積穩(wěn)定性、良好的耐高溫性和高的比表面積，催化活性組分負(fù)載在這些載體上，在高溫反應(yīng)時(shí)，活性組分金屬或金屬氧化物顆粒不易燒結(jié)，性能穩(wěn)定，催化劑具有較長(zhǎng)的壽命。這種載體在高溫反應(yīng)催化劑的制備上，工藝簡(jiǎn)單，成本低兼，制備的高溫載體的比表面積在40m2/g以上，孔容在0. 2ml/g以上，具有良好的應(yīng)用前景。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。實(shí)施例I
取153克Al (OH)3、129克Zr (OH)4、145克Ti (OH)4混合均勻，在120°C下烘干，然后在400°C焙燒5小時(shí)，得到一級(jí)載體粉末。取835克Al (NO3) 3、551克Zr (NO3)4>740克Ti (NO3) 4加入到5L水中，在攪拌狀態(tài)下加入上述得到的一級(jí)載體粉末打漿，得到漿料A，用2mol/L的碳酸鈉溶液滴定A至PH=8. 0，然后過(guò)濾洗滌、120°C下烘干，在600°C焙燒5小時(shí)，得到二級(jí)載體粉末；
取99. 7克La (NO3) 3、99. 4克Ce (NO3) 3溶于5L水中，在攪拌狀態(tài)下加入上述得到的二級(jí)載體粉末打漿，得到漿料B，用2mol/L的碳酸鈉溶液滴定B至PH=9. 0，然后過(guò)濾洗滌、120°C下烘干，在1000°C焙燒5小時(shí)得到耐高溫催化劑載體粉末，根據(jù)需要成型制得耐高溫催化劑載體，樣品I。將樣品在800°C，80%水汽條件下處理48小時(shí)，分別測(cè)定處理前后的BET比表面和孔容，測(cè)定結(jié)果見附表I。實(shí)施例2
取 153 克 Al (OH) 3、129 克 Zr (OH) 4、145 克 Mg (OH)2UOO 克 Si02 混合均勻，在 120°C下烘干，然后在400°C焙燒5小時(shí)，得到一級(jí)載體粉末；
取 417 克 Al (NO3) 3、275 克 Zr (NO3)4>555 克 Mg(NO3)2^P 250 克 40% 硅溶膠加入到 5L 水中，在攪拌狀態(tài)下加入上述得到的一級(jí)載體粉末打漿，得到漿料A，用2mol/L的氫氧化鈉溶液滴定A至PH=IO. 0，然后過(guò)濾洗滌、120°C下烘干，在600°C焙燒6小時(shí)，得到二級(jí)載體粉末；
取99. 7克La (NO3) 3、99. 4克Ce (NO3) 3和96. 5克Sm (NO3) 3溶于5L水中，在攪拌狀態(tài)下加入上述得到的二級(jí)載體粉末打漿，得到漿料B，用2mol/L的氫氧化鈉溶液滴定B至PH=9. 0，然后過(guò)濾洗滌、120°C下烘干，在110(TC焙燒5小時(shí)得到耐高溫催化劑載體粉末，根據(jù)需要成型制得耐高溫催化劑載體，樣品2。將樣品在800°C，80%水汽條件下處理48小時(shí)，分別測(cè)定處理前后的BET比表面和孔容，測(cè)定結(jié)果見附表I。
實(shí)施例3
取290克Mg(0H)2、258克Zr(0H)4、290克Ti(OH)4-合均勻，在120°C下烘干，然后在450°C焙燒5小時(shí)，得到一級(jí)載體粉末；
取370克Mg (NO3)2>278克Zr (NO3)4>370克Ti (NO3)4加入到5L水中，在攪拌狀態(tài)下加入上述得到的一級(jí)載體粉末打漿，得到漿料A，用2mol/L的碳酸鈉溶液滴定A至PH=IO. 0，然后過(guò)濾洗滌、120°C下烘干，在700°C焙燒5小時(shí)，得到二級(jí)載體粉末；
取取 40 克 La (NO3) 3、40 克 Ce (NO3)3 >38 克 Sm(NO3)3 和 78 克 Nd (NO3) 3 溶于 5L 水中，在攪拌狀態(tài)下加入上述得到的二級(jí)載體粉末打漿，得到漿料B，用4mol/L的氨水溶液滴定B至PH=9. 0，然后過(guò)濾洗滌、120°C下烘干，在1200°C焙燒5小時(shí)得到耐高溫催化劑載體粉末，根據(jù)需要成型制得耐高溫催化劑載體，樣品3。
將樣品在800°C，80%水汽條件下處理48小時(shí)，分別測(cè)定處理前后的BET比表面和孔容，測(cè)定結(jié)果見附表I。
權(quán)利要求
1.一種耐高溫催化劑載體，其特征是所述載體包含Al203、Zr02、Ti02、Mg0或SiO2中的三種或三種以上，經(jīng)稀土氧化物改性制得；稀土元素改性劑為L(zhǎng)a、Ce、Nd、Sm的氧化物，其加入量的質(zhì)量百分比為3 20%。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種耐高溫催化劑載體的制備方法，其特征是包括下列步驟 (1)選用Al203、Zr02、Ti02、Mg0或SiO2的三種或三種以上對(duì)應(yīng)的氫氧化物混合均勻、烘干、焙燒后，得到一級(jí)載體粉末，焙燒溫度30(T5(KrC ； (2)所述一級(jí)載體粉末與一級(jí)載體粉末對(duì)應(yīng)的鹽溶液混合打漿，然后采用沉淀劑將鹽溶液沉淀，過(guò)濾、洗滌、烘干、焙燒后，得到二級(jí)載體粉末，焙燒溫度為50(T80(TC ； (3)所述二級(jí)載體粉末與La、Ce、Nd或Sm的鹽溶液混合打漿，然后采用沉淀劑將La、Ce、Nd、Sm沉淀，過(guò)濾、洗滌、烘干、煅燒后，得到耐高溫催化劑載體粉末，根據(jù)需要成型即得耐高溫催化劑載體，煅燒時(shí)通入惰性氣體N2或He，煅燒溫度為90(Tl200°C。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種耐高溫催化劑載體的制備方法，其特征是所述一級(jí)載體粉末對(duì)應(yīng)的鹽溶液選自硝酸鹽、氯化物或硫酸鹽的溶液，SiO2以硅溶膠形式加入。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種耐高溫催化劑載體的制備方法，其特征是所述La、Ce、Nd、Sm的鹽溶液選自硝酸鹽或氯化物的溶液。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種耐高溫催化劑載體的制備方法，其特征是所述沉淀劑選自氫氧化鈉、碳酸鈉、碳酸氫鈉或氨水。
全文摘要
一種耐高溫催化劑載體及其制備方法，屬于耐高溫催化劑載體材料及其制備技術(shù)領(lǐng)域。這種耐高溫催化劑載體的材料選用Al2O3、ZrO2、TiO2、MgO或SiO2中的三種或三種以上，經(jīng)稀土化合物改性制得，改性劑稀土元素為L(zhǎng)a、Ce、Nd、Sm等稀土氧化物，含量為3~20%。該載體材料在600℃以上和高水蒸氣存在時(shí)，具有很高的表面積穩(wěn)定性、良好的耐高溫性和高比表面積，催化活性組分負(fù)載在這些載體上，在高溫反應(yīng)時(shí)，活性組分金屬或金屬氧化物顆粒不易燒結(jié)，性能穩(wěn)定，催化劑具有較長(zhǎng)的壽命。這種載體在高溫反應(yīng)催化劑的制備上，工藝簡(jiǎn)單，成本低兼，制備的高溫載體的比表面積在40m2/g以上，孔容在0.2ml/g以上，具有良好的應(yīng)用前景。
文檔編號(hào)B01J35/10GK102950030SQ201210389568
公開日2013年3月6日 申請(qǐng)日期2012年10月16日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月16日
發(fā)明者周煥文, 鄧少亮, 喬川, 曲雪琴 申請(qǐng)人:大連瑞克科技有限公司