PL189438B1 - Sposób wytwarzania glinianu cynku o rozwiniętej powierzchni właściwej - Google Patents

Sposób wytwarzania glinianu cynku o rozwiniętej powierzchni właściwej

Info

Publication number
PL189438B1
PL189438B1 PL98328257A PL32825798A PL189438B1 PL 189438 B1 PL189438 B1 PL 189438B1 PL 98328257 A PL98328257 A PL 98328257A PL 32825798 A PL32825798 A PL 32825798A PL 189438 B1 PL189438 B1 PL 189438B1
Authority
PL
Poland
Prior art keywords
zinc
hours
temperature
specific surface
aluminate
Prior art date
Application number
PL98328257A
Other languages
English (en)
Other versions
PL328257A1 (en
Inventor
Józef Wrzyszcz
Mirosław Zawadzki
Original Assignee
Pan
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Pan filed Critical Pan
Priority to PL98328257A priority Critical patent/PL189438B1/pl
Publication of PL328257A1 publication Critical patent/PL328257A1/xx
Publication of PL189438B1 publication Critical patent/PL189438B1/pl

Links

Landscapes

  • Catalysts (AREA)
  • Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)

Abstract

1. Sposób wytwarzania glinianu cynku o rozwinietej powierzchni wlasciwej i o stru- kturze normalnego spinelu, znamienny tym, ze sporzadza sie wodny roztwór lub zawie- sine zasadowej soli glinu o ogólnym wzorze empirycznym Al2(OH)6-xYx i zwiazku cynku, tak aby stosunek molowy Al:Zn byl równy lub bliski 2:1, gdzie x zawiera sie od 0,8 do 4, korzystnie 1,0, zas Y wystepuje jako: NO3, albo Cl, albo SO4, korzystnie NO3, a jako zwiazki cynku stosuje sie sole cynku, korzystnie octan cynku, albo tlenek cynku, albo wodorotlenek cynku, po czym uzyskana mieszanine ogrzewa sie w temperaturach od 90°C do temperatury wrzenia pod cisnieniem atmosferycznym przez 30 do 60 godzin i po ochlodzeniu uzyskany produkt oddziela sie od cieczy, przemywa woda a nastepnie kolejno suszy sie go - znanym sposobem i kalcynuje w temperaturze 300-600°C, korzyst- nie 350°C przez okres 2 do 5 godzin, korzystnie 3,5 godziny. PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania glinianu cynku o rozwiniętej powierzchni właściwej w postaci spinelu ZnAl204, przeznaczonego do zastosowań ceramicznych, elektronicznych oraz katalitycznych - jako katalizator lub nośnik katalizatorów
W znanych do tej pory sposobach otrzymywania syntetycznego ganitu najczęściej wykorzystuje się metody wysokotemperaturowe, w których tlenek cynku spieka się w wysokich temperaturach z tlenkiem glinu, a w wyniku zachodzącej reakcji otrzymuje się glinian cynku.
Szereg patentów (np. USA nr 3812689, 4687750 czy 5028567) opisuje metody otrzymywania drobnoziarnistych ceramik zawierających granit jako fazę główną polegających na przygotowaniu mieszanin tlenków odpowiednich metali (w tym AI2O3 i ZnO) o uziarnieniu z przedziału 0,1-1000 μ, ich stopieniu, schłodzeniu i wygrzaniu w temperaturach do 1500°C. Według opisu USA nr 5710091, mieszaninę tlenków lub wodorotlenków cynku i glinu poddaje się najpierw suszeniu rozpyłowemu, a później kalcynacji w temperaturach około 1200°C.
Glinian cynku o strukturze normalnego spinelu można również uzyskać przez zmieszanie na mokro ZnO i wodorotlenku glinu, przy zachowaniu stechiometrii Al2O3/ZnO=1. Tak przygotowaną homogenną pastę suszy się i kalcynuje w temperaturach 950-1000°C otrzymując ZnAbO4 o bimodalnym rozkładzie porów i powierzchni właściwej Sbet rzędu 22 m2/g. Twórcy rozwiązania według patentu USA nr 4370310 wykorzystali wodorotlenek glinu o strukturze bemitu, z którego sporządzili pastę dodając rozcieńczone kwasy; taką pastę zmieszano z tlenkiem cynku, wysuszono i kalcynowano w temperaturach od 600 do 1500°C.
189 438
Według opisu patentowego USA nr 4256722, opisującego proces otrzymywania porowatych materiałów o strukturze spinelu, ZnAl2O4 uzyskuje się poprzez impregnację porowatego tlenku glinu o bardzo dużej powierzchni właściwej (z przedziału 50-500 m /g) wodnym roztworem soli cynku. Po wysuszeniu takiego materiału i wygrzaniu go w temperaturze z przedziału 850-1000°C uzyskuje się syntetyczny ganit o średnim rozkładzie porów 45-70 nm i powierzchni właściwej z przedziału 10-75 m2/g.
Glinian cynku można również uzyskać przez współstrącanie soli Al i Zn w odpowiedniej proporcji za pomocą amoniaku, węglanu sodu lub amonu itp, i kalcynacji otrzymanych osadów w temperaturach ~1000°C przez kilka lub kilkanaście godzin. Taki materiał charakteryzuje się, najczęściej, trimodalnym rozkładem porów i powierzchnią właściwą rzędu 20 m2/g. Niektóre metody polegające na współstrącaniu roztworów wymagają uprzedniego wytworzenia w roztworach glinu odpowiednich mono lub polikompleksów glinu (Al6, AI7, Al 13) oraz starzenia w podwyższonych temperaturach uprzednio współstrąconych roztworów (N.A. Pakhomov et al; Kinetika i Kataliz, XXIV, 1, 200-206 (1983) oraz XXV, 2, 452-463 (1984)). We wszystkich tych metodach faza ZnAl2O4 powstaje podczas wygrzewania otrzymanych osadów w temperaturach powyżej 500°C.
Ogrzewanie, często długotrwałe, jest konieczne do powstania fazy krystalicznego spinelu ale wskutek tego otrzymuje się produkty o małej powierzchni właściwej. Otrzymane w ten sposób produkty zawierają zwykle również inne, zdefektowane postacie tego spinelu, a także nieprzereagowane tlenki glinu i cynku.
Niedogodności znanych do tej pory metod otrzymywania glinianu cynku w postaci spinelu ZnAl2O4 polegają przede wszystkim, na:
- konieczności kalcynacji produktów w wysokich temperaturach, zwykle 500-1500°C, w związku z czym ulegają one silnemu spieczeniu i charakteryzują się słabo rozwiniętą powierzchnią właściwą
- uciążliwości wielu etapów syntezy (np. mielenie półproduktów dla uzyskania niezbędnego uziamienia w metodach wysokotemperaturowych).
Niespodziewanie okazało się, że glinian cynku o strukturze normalnego spinelu ZnA^CU i rozwiniętej powierzchni właściwej można otrzymać w następujący sposób:
1. Sporządza się wodną mieszaninę zasadowej soli glinu o ogólnym wzorze empirycznym: Al2(OH)6-xYx, gdzie x zawiera się od 0,8 do 4, korzystnie 1.0, a Y = NO3, Cl, SO4, korzystnie NO3, i związku cynku korzystnie octan, albo ZnO albo Zn(OH)2, tak aby stosunek molowy Al:Zn był równy lub bliski 2:1, a stężenie roztworu wynosiło od 3% do 20%, korzystnie 8%.
1. Mieszaninę taką poddaje się obróbce hydrotermalnej w podwyższonej temperaturze z jednoczesnym mieszaniem, a polegającej na jej ogrzewaniu w temperaturze powyżej 90°C do temperatury wrzenia pod ciśnieniem atmosferycznym przez kilka lub kilkadziesiąt godzin lub ogrzewaniu w temperaturze z przedziału 100-220°C, korzystnie 170°C, pod zwiększonym ciśnieniem w czasie od 0,5 do 10 godzin, korzystnie 4 godziny.
2. Otrzymany produkt w postaci zawiesiny, zolu lub żelu, w zależności od potrzeb, zagęszcza się przez odparowanie, odsącza i przemywa wodą celem uzyskania produktu o pożądanej czystości.
3. Z otrzymanej masy można formować dowolne kształtki lub wytłoczki i suszyć je metodami konwencjonalnymi albo przez liofilizację w celu uzyskania wysoce zdyspergowanego proszku względnie wysuszyć metodami rozpyłowymi.
4. Uzyskany produkt kalcynuje się w temperaturach od 300 do 600°C, korzystnie 350°C, w czasie od 2 do 5 godzin, korzystnie 3,5 godziny.
W wyniku takiego postępowania uzyskuje się glinian cynku będący produktem jednofazowym o unikalnych dla tego spinelu właściwościach teksturalnych, to jest:
- powierzchnią właściwą Sbet = 150-450 m2/g,
- średnim rozkładem porów w przedziale 1-80 nm,
- objętością porów Vp = 0,25-1,5 cm3/g.
Zaletą sposobu według wynalazku jest to, że nukleację i krystalizację glinianu cynku - syntetycznego ganitu - przeprowadza się w warunkach hydrotermalnych w temperaturach poniżej 220°C, a proces kalcynacji prowadzi się w temperaturze do 600°C.
189 438
Otrzymany w ten sposób glinian cynku ma postać zawiesiny, zolu lub żelu o cząstkach o różnej morfologii, zazwyczaj ąuasisferoidalnych o wielkości 5-10 nm, który po dehydroksylacji (w temperaturach > 160°C) wykazuje rentgenograficznie strukturę normalnego spinelu ZnAl2O4. Postać produktu umożliwia dogodne przygotowanie z niego kształtek lub powłok i cienkich warstw dzięki doskonałej przyczepności do podłoża, zarówno ceramicznego jak i metalowego. Powłoki takie po wysuszeniu i kalcynacji, charakteryzują się bardzo dobrą wytrzymałością mechaniczną - w tym na ścieralność - i odpornością na szoki i dylatacje termiczne.
Przedmiot wynalazku jest bliżej objaśniony w przykładach wykonania.
Przykład I
201 g zasadowego azotanu glinu o stosunku A1:NO3 = 2:1 i 220 g octanu cynku rozpuszcza się w 1,6 1 wody destylowanej. Roztwór poddaje się obróbce hydrotermalnej w autoklawie w temperaturze 170°C w czasie 4 godzin. Następnie autoklaw szybko schładza się, a otrzymany zol zagęszcza się przez odparowanie. Z osadu w postaci pasty formuje się kształtki, które kolejno suszy się w temperaturze 60°C, kalcynuje w temperaturze 350°C przez 3,5 godziny. W wyniku otrzymuje się produkt zawierający tylko krystaliczną fazę spinelu Z11AI2O4. Jego własności teksturalne są następujące: powierzchnia właściwa Sbet = 445 m2/g, objętość porów Vp = 0,25 cm3/g, średni promień porów 1 nm.
Przykład II
160,8 g zasadowego azotanu glinu o stosunku AkNO, = 2:1 i 176 g octanu cynku rozpuszcza się w 1,7 1 wody destylowanej. Uzyskany roztwór ogrzewa się w temperaturze 95°C przez 48 godzin. Powstałą zawiesinę zagęszcza się, odsącza i przemywa wodą destylowaną. Otrzymany osad kolejno: suszy się w temperaturze 80°C, pastylkuje, a następnie wygrzewa w temperaturze 600°C w czasie 2 godzin otrzymując krystaliczny glinian cynku. Jego własności teksturalne są następujące: powierzchnia właściwa Sbet = 270 m2/g, objętość porów Vp = 0,4 cm3/g, mono-modalny rozkład porów o średnim promieniu ~3 nm.
Przykład III
Roztwór 218 g zasadowego siarczanu glinu o stosunku A1:NO, = 2:1 w 0,8 1 wody destylowanej miesza się z zawiesiną 81 g tlenku cynku w 0,9 1 wody destylowanej a następnie poddaje się obróbce hydrotermalnej w autoklawie w temperaturze 220°C w czasie 0,5 godzin. . Otrzymany zol zagęszcza się przez odparowanie, po czym suszy się przez liofilizację. W wyniku tego procesu uzyskuje się puszysty proszek, który po wygrzaniu w temperaturze 300°C nadal zachowuje swój puszysty charakter wykazując rentgenograficznie czystą strukturę spinelu glinianu cynku. Jego własności teksturalne są następujące: powierzchnia właściwa Sbet = 285 m2/g objętość porów Vp = 1,48 cm3/g, monomodalny rozkład porów o średnim promieniu 10 nm.
Przykład IV
Roztwór 96,5 g zasadowego chlorku glinu o stosunku A1:C1=1:1 w 0,9 1 wody destylowanej miesza się z zawiesiną 49,6 g wodorotlenku cynku w 1 1 wody destylowanej a następnie ogrzewa się ją w temperaturze 98°C przez 36 godzin. Otrzymany produkt, w postaci żelu, przemywa się wodą a następnie formuje się go w wytłoczki, które suszy się w temperaturze 50°C przez 6 godzin. Tak przygotowane wytłoczki kalcynuje się w temperaturze 360°C w czasie 4,5 godzin. Własności teksturalne otrzymanego produktu są następujące: powierzchnia właściwa Sbet = 155 mftg, objętość porów Vp = 0,8 cm3/g, bimodalny rozkład porów o średnich promieniach 1 i 80 nm.
Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 50 egz.
Cena 2,00 zł.

Claims (4)

  1. Zastrzeżenia patentowe
    1. Sposób wytwarzania glinianu cynku o rozwiniętej powierzchni właściwej i o strukturze normalnego spinelu, znamienny tym, że sporządza się wodny roztwór lub zawiesinę zasadowej soli glinu o ogólnym wzorze empirycznym Ab(OH)6-xYx i związku cynku, tak aby stosunek molowy Al:Zn był równy lub bliski 2:1, gdzie x zawiera się od 0,8 do 4, korzystnie 1,0, zaś Y występuje jako: NO3, albo Cl, albo SO4, korzystnie NO3, a jako związki cynku stosuje się sole cynku, korzystnie octan cynku, albo tlenek cynku, albo wodorotlenek cynku, po czym uzyskaną mieszaninę ogrzewa się w temperaturach od 90°C do temperatury wrzenia pod ciśnieniem atmosferycznym przez 30 do 60 godzin i po ochłodzeniu uzyskany produkt oddziela się od cieczy, przemywa wodą a następnie kolejno suszy się go - znanym sposobem i kalcynuje w temperaturze 300-600°C, korzystnie 350°C przez okres 2 do 5 godzin, korzystnie 3,5 godziny.
  2. 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że stężenie wodnej mieszaniny związków glinu i cynku zawiera się w granicach od 3% do 20%, korzystnie 8%.
  3. 3. Sposób wytwarzania glinianu cynku o rozwiniętej powierzchni właściwej i o strukturze normalnego spinelu, znamienny tym, że sporządza się wodny roztwór lub zawiesinę zasadowej soli glinu o ogólnym wzorze empirycznym Al2(OH)(,-xYx i związku cynku, tak aby stosunek molowy Al:Zn był równy lub bliski 2:1, gdzie x zawiera się od 0,8 do 4, korzystnie 1,0, zaś Y występuje jako: NO3, albo Cl, albo SO4, korzystnie NO3, a jako związki cynku stosuje się sole cynku, korzystnie octan cynku, albo tlenek cynku, albo wodorotlenek cynku, po czym uzyskaną mieszaninę ogrzewa się w temperaturze z przedziału 100-220°C, korzystnie 170°C, pod zwiększonym ciśnieniem przez 0,5 do 10 godzin i po ochłodzeniu uzyskany produkt oddziela się od cieczy, przemywa wodą a następnie kolejno suszy się go - znanym sposobem i kalcynuje w temperaturze 300-600°C, korzystnie 350°C przez okres 2 do 5 godzin, korzystnie 3,5 godziny.
  4. 4. Sposób według zastrz. 3, znamienny tym, że stężenie wodnej mieszaniny związków glinu i cynku zawiera się w granicach od 3% do 20%, korzystnie 8%.
PL98328257A 1998-08-26 1998-08-26 Sposób wytwarzania glinianu cynku o rozwiniętej powierzchni właściwej PL189438B1 (pl)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL98328257A PL189438B1 (pl) 1998-08-26 1998-08-26 Sposób wytwarzania glinianu cynku o rozwiniętej powierzchni właściwej

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL98328257A PL189438B1 (pl) 1998-08-26 1998-08-26 Sposób wytwarzania glinianu cynku o rozwiniętej powierzchni właściwej

Publications (2)

Publication Number Publication Date
PL328257A1 PL328257A1 (en) 2000-02-28
PL189438B1 true PL189438B1 (pl) 2005-08-31

Family

ID=20072728

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PL98328257A PL189438B1 (pl) 1998-08-26 1998-08-26 Sposób wytwarzania glinianu cynku o rozwiniętej powierzchni właściwej

Country Status (1)

Country Link
PL (1) PL189438B1 (pl)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008006523A3 (de) * 2006-07-13 2008-05-02 Clariant Int Ltd Verfahren zur herstellung von nanopartikeln aus aluminiumspinellen und deren anwendung

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008006523A3 (de) * 2006-07-13 2008-05-02 Clariant Int Ltd Verfahren zur herstellung von nanopartikeln aus aluminiumspinellen und deren anwendung

Also Published As

Publication number Publication date
PL328257A1 (en) 2000-02-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6503867B1 (en) Quasi-crystalline boehmites containing additives
CN101367535B (zh) 一种无模板制备γ-Al2O3空心微球抛光材料的水热方法
CN1262479C (zh) 制备3r1型结晶阴离子粘土的方法
US6555496B1 (en) Micro-crystalline boehmites containing additives
US6506358B1 (en) Process for the preparation of quasi-crystalline boehmites
JP4114142B2 (ja) アニオン性粘土及びベーマイトを含有する組成物の製造法
KR0180233B1 (ko) 내열성 전이 알루미나 및 이의 생산 방법
Temuujin et al. Thermal formation of corundum from aluminium hydroxides prepared from various aluminium salts
JP4338065B2 (ja) アニオン性クレーの連続製造方法
DE102005011607A1 (de) Verfahren zur Herstellung eines Alpha-Aluminiumoxidpulvers
TW200427631A (en) Method for producing α-alumina powder
de Souza Santos et al. Pseudomorphic formation of aluminas from fibrillar pseudoboehmite
Rajendran et al. Low-temperature formation of alpha alumina powders from carboxylate and mixed carboxylate precursors
Huang et al. Control of porosity and surface area in alumina: I. Effect of preparation conditions
KR101587110B1 (ko) 알루미나 미립자 및 이의 제조방법
PL189438B1 (pl) Sposób wytwarzania glinianu cynku o rozwiniętej powierzchni właściwej
JP2005522318A (ja) その場のシータアルミナが被覆されたモノリス触媒担体
KR102434453B1 (ko) 구형의 알루미나 분말의 제조 방법 및 이의 제조방법으로 제조된 구형의 알루미나 분말을 포함하는 방열 복합체
JP2000256011A (ja) ベーマイト及びその製造方法
Sutardi et al. Preparation of nano mullite from activated kaolin and gibbsite at a low temperature
EP0783458A1 (en) Barium-containing alumina
Djuričić et al. Preparation and properties of alumina-baria nano-composites
KR20060043646A (ko) α-알루미나 입자의 제조 방법
CN117326579B (zh) 一种超低温制备单分散六边形片状α-氧化铝的方法
US20030180214A1 (en) Process for the preparation of quasi-crystalline boehmites