技術領域

本發明涉及一種耐磨的熱穩定的氧化鋁涂層載體。

背景技術

貴金屬作為活性組分的負載型催化劑廣泛應用于化工和煉油過程，但是由于貴金屬價格昂貴，因此在保持性能的同時需要盡可能的降低其含量。研究發現對于某些內擴散速率＜＜本征反應速率時，由于反應速率很快，反應物分子剛擴散進入到孔道內一點距離就反應掉了，而擴散速率跟不上，這樣使得催化劑中心部分的內表面沒有得到利用，對于這類反應當活性組分集中于載體表層的表面，可以提高串聯反應中間產物的選擇性或提高快速反應的選擇性，另外，活性組分集中于載體外表層，對于一些放熱反應而言，更有利于反應熱的轉移，以保持催化劑的穩定性并延長催化劑的壽命，因而表現出比均勻分布的催化劑更好的活性、選擇性和壽命。同時由于活性金屬只是分布在載體的表面薄層，在提高利用率的同時能夠大大的降低貴金屬的用量。因而這類薄殼型催化劑在工業上得到廣泛應用，并取得良好的效果。

例如汽車尾氣凈化催化劑，CN1342520發明了一種汽車尾氣凈化催化劑，以堇青石蜂窩狀陶瓷基體為第一載體，以氧化鋁涂層漿液為第二載體，其特征在于氧化鋁涂層漿液包括氧化鋁、稀土鑭和鈰氧化物、貴金屬、過渡金屬和堿土金屬。CN1600418公開了一種汽車尾氣凈化催化劑及其制備方法，即以堇青石陶瓷為載體，以鋁膠和絲光沸石為涂層基體，以La-Ce-Zr固溶體或La、Ce、Zr、Mn等元素中的一種或幾種氧化物或復合氧化物為助劑，以Pt、Pd、Rh為主要活性組分。

再如在乙苯催化脫氫生產苯乙烯過程中，用于補充反應熱和拉動平衡的氫氣選擇性氧化催化劑。專利US6177381和CN1479649A報道了層狀催化劑組合物。該催化劑有一個內核例如α-氧化鋁和一個無機氧化物的涂層例如γ-氧化鋁。外層上均勻地負載了鉑系金屬如鉑和助催化劑如錫。又如專利US6858769和CN1705510A報道了一種以鋁酸鋰為載體的氫氣選擇性氧化反應催化劑。該催化劑以堇青石為內核，以鋁酸鋰為涂層，在涂層上負載鉑系金屬和修飾金屬，例如，鉑和錫。這種催化劑在脫氫反應中對氫氣選擇性氧化具有很好的效果，并且催化劑中Pt的用量明顯降低。

上述催化劑的一個共同特點是使用氧化鋁涂層載體，包含一個內核載體，如蜂窩陶瓷、堇青石、α-氧化鋁和一個氧化鋁涂層。但該涂層載體在高溫、含有水蒸氣的氣流的長期作用下，涂層沖刷磨損嚴重甚至發生涂層的整體開裂、剝落等，造成表面催化劑活性成分的流失，從而影響催化劑性能和使用壽命。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是現有技術中存在的氧化鋁涂層在高溫、含水蒸氣的氣流長期作用下涂層磨耗嚴重甚至開裂、剝落，從而影響催化劑性能和壽命的問題，提供一種耐磨的熱穩定性的氧化鋁涂層載體。該載體具有磨耗率低、耐沖刷、水熱穩定及制成的薄殼型催化劑性能穩定、使用壽命長的優點。

為了解決上述技術問題，本發明采用的技術方案如下：一種耐磨的熱穩定的氧化鋁涂層載體，包括：

1)內核載體，為涂層載體重量的70～95％；

2)氧化鋁，為涂層載體重量的5～25％；

3)穩定劑，為涂層載體重量的0.005～2％；

4)助劑，為涂層載體重量的0.1～10％；

其中：穩定劑選自釤、銩、釔、鈮，釷、鑭或鈰的氧化物中的至少一種；助劑選自硅酸鈣、硅酸鎂、鋁酸鎂、硅灰石、透輝石、珍珠巖或粘土中的至少一種。

上述技術方案中，層狀復合載體的內核對催化劑前驅體吸附能力較弱，優選α氧化鋁、堇青石、硅線石或莫來石中的至少一種；表面涂層的氧化鋁選對催化劑前驅體吸附能力較強，并具有高的比表面積的氧化鋁，優選η-Al₂O₃、δ-Al₂O₃或γ-Al₂O₃中的至少一種，用量為層狀復合載體重量的10％到20％；穩定劑優選方案選自釤、銩、釔、鈮，釷、鑭或鈰的氧化物中至少一種，含量為涂層載體重量的0.01～1％；助劑優選方案選自硅灰石、透輝石、粘土、硅酸鈣或鋁酸鎂中的至少一種，用量為涂層載體重量的0.5～5％。層狀復合載體的內核可以根據需要做成不同的形狀，如圓柱狀、球狀、南瓜狀、三葉草狀或拉西環等，但球形內核是比較好的選擇，其直徑最好為1～5毫米，以便于工業應用。