PL1711259T3

Nano-structured particles with high thermal stability

Abstract

This invention relates to a composition comprising nano-structured metal oxide particles (particularly, zirconia) and at least one stabilizing agent, a method to produce the composition, and a method to produce the thermally stable nano-structured particles. The method to produce the nano-structured particles comprises first preparing a base solution and a nanoparticle precursor solution, then combining these solutions at a final pH 7 or greater to precipitate a colloidal hydrous oxide. The colloidal hydrous oxide is then treated with at least one silicate, phosphate, or aluminum phosphate stabilizing agent and dried. These nano-structured particle products have high thermal stability and are particularly advantageous in applications as catalysts or catalyst supports that operate at high temperatures.

Term

Term ended

Projected expiry passed 21 January 2025, 1.7 years ago.

  1. Priority
  2. Filed
  3. Published
  4. Projected expiry
  5. Today

15 claims: 1 independent, 14 dependent

  1. 1
    Zastrzeżenia patentowe 1. Kompozycja składająca się z nanostrukturalnych cząstek tlenku metalu i co najmniej jednego środka stabilizującego, w której wymienione nanostrukturalne cząstki tlenku metalu zachowują stosunek pola powierzchni do masy większy lub równy 50 m 2 /g, są złożone z podstawowych cząstek w zakresie rozmiarów 5 nm do 50 nm i są mezoporowate, mając rozkład wielkości porów pomiędzy 2 nm a 30 nm, po tym jak wymienioną kompozycję poddaje się obróbce termicznej w temperaturze co najmniej 600 °C przez co najmniej 6 godzin, w której tlenek metalu w wymienionych nanostrukturalnych cząstkach tlenku metalu jest tlenkiem tytanu lub tlenkiem cyrkonu, i w której środek stabilizujący wybrany jest z grupy obejmującej krzemian, fosforan i fosforan glinu.
  2. 2
    Kompozycja według zastrzeżenia 1, w której wymieniony tlenek metalu jest tlenkiem cyrkonu.
  3. 3
    Kompozycja według zastrzeżenia 2, w której wymienione cząstki podstawowe mają rozmiar pomiędzy 5 a 20 nm, mają pole powierzchni większe lub równe 70 m 2 /g i mają rozkład rozmiarów porów około 2 nm do około 20 nm.
  4. 4
    Kompozycja według zastrzeżenia 3, w której wymienione nanostrukturalne cząstki tlenku metalu mają temperaturę przejścia pomiędzy fazą tetragonalną a fazą monokliniczną około 600 °C lub wyższą.
  5. 5
    Kompozycja według zastrzeżenia 4, w której co najmniej 90% wymienionych nanostrukturalnych cząstek tlenku metalu jest w krystalicznej postaci tetragonalnej.
  6. 6
    Katalizator składający się z kompozycji według zastrzeżenia 1 i co najmniej jednego składnika czynnego wybranego z grupy obejmującej siarczany, wanadany, molibdeniany, wolframiany, krzemionkę, tlenek glinu, tlenki metali, sole metali i metale.
  7. 7
    Katalizator według zastrzeżenia 6, w którym wymienione nanostrukturalne cząstki tlenku metalu są tlenkiem cyrkonu.
  8. 8
    Sposób wytwarzania kompozycji składającej się z nanostrukturalnych cząstek tlenku metalu określonej w zastrzeżeniu 1, przy czym wymieniony sposób obejmuje poddawanie procesowi starzenia prekursorów nanocząstek zawierających co najmniej jeden tlenek wybrany z grupy obejmującej tlenek cyrkonu i tlenek tytanu w ciekłej zawiesinie zawierającej amoniak lub rozpuszczalne w wodzie zasady organiczne z pKa około 9 lub wyższym;w temperaturze większej lub równiej 60 °C podczas utrzymywania pH większego lub równego pH 7 i w obecności co najmniej jednego środka stabilizującego wybranego z grupy obejmującej krzemian, fosforan i fosforan glinu.
  9. 9
    Sposób według zastrzeżenia 8, dodatkowo obejmujący:wytrącanie koloidalnego, wodnego tlenku, poddawanie wymienionego koloidalnego, wodnego tlenku działaniu co najmniej jednego środka stabilizującego w celu wytworzenia cząstek przetworzonych;i suszenie wymienionych cząstek przetworzonych w celu wytworzenia cząstek wysuszonych.
  10. 10
    Sposób według zastrzeżenia 9, dodatkowo obejmujący kalcynowanie wymienionych cząstek wysuszonych w celu wytworzenia cząstek kalcynowanych.
  11. 11
    Sposób według zastrzeżenia 9, w którym wymienione prekursory nanocząstek zawierają roztwór soli cyrkonu lub związek organiczny cyrkonu.
  12. 12
    Sposób według zastrzeżenia 9, w którym wymieniony koloidalny, wodny tlenek poddawany jest obróbce w temperaturze co najmniej 80°C i przy pH co najmniej pH 9.
  13. 13
    Sposób według zastrzeżenia 9, w którym wymieniony koloidalny, wodny tlenek poddawany jest obróbce w szczelnie zamkniętym reaktorze ciśnieniowym w temperaturze w zakresie 80°C do 150°C.
  14. 14
    Sposób według zastrzeżenia 10, w którym wymienione kalcynowanie przeprowadzane jest w temperaturze co najmniej 600°C.
  15. 15
    Sposób według zastrzeżenia 14, w którym wymienione kalcynowane cząstki są stabilne termicznie w temperaturze co najmniej 600°C przez co najmniej 6 godzin. Millennium Inorganic Chemicals, Inc. Zastępca:Rysunki Figura 1 600 700 800 Temperatura kalcynowania (°C) Porównanie pola powierzchni próbek nanostrukturalnego ZrO 2 | Przykład porównawczy Przykład 1 Przykład 2 Przykład 3 Δ- Przykład 4 - O- Przykład 5 Przykład 6 Przykład 7 Przykład 8 - O Przykład 9 900 Przyrostowa objętość porów (cnf/g) Figury 3A i 3B Figury 3 C i 3 D
Independent claims15