活性氧化铝的改性

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改性活性氧化铝吸附去除水中痕量磷的性能

改性活性氧化铝吸附去除水中痕量磷的性能

改性活性氧化铝吸附去除水中痕量磷的性能
近年来,由于磷对养殖业以及湖泊水质的影响已经受到越来越多的重视,故学者在研究改性活性氧化铝净化水体中痕量磷的性能上发挥了积极作用。

改性活性氧化铝具有良好的力学、物理及化学性质,因此,在吸附磷的过程中具有良好的表现。

它的吸附去除效率与水体中的痕量磷、改性材料比表面积、接触时间、pH值以及电导度有关。

然而,改性活性氧化铝很容易降解,当pH值低于3和高于9时吸附去除效率会很低。

此外,改性活性氧化铝可以和其他吸附剂(如氯化钠和碳酸钠)一起用来提高磷的收集效率。

在混合吸附剂性能方面,基于实验设计原理的正交实验也可以评估改性活性氧化铝的磷吸附性能。

通过以上研究,改性活性氧化铝具有很高的去除水中痕量磷的能力,可以有效减少湖泊水体中磷的污染,起到净化水质的作用。

在改性活性氧化铝用于去除湖泊水痕量磷的过程中,应该充分考虑用前改性活性氧化铝的性能,以及水体中的痕量磷的变化,以此来达到最佳的净化水质的效果。

改性活性氧化铝的二氧化碳吸附性能研究

改性活性氧化铝的二氧化碳吸附性能研究

改性活性氧化铝的二氧化碳吸附性能研究摘要:改性活性氧化铝是一种通过物理或化学方法对活性氧化铝进行表面改性的新型吸附材料。

近年来,许多研究已经展示了改性活性氧化铝在提高CO2吸附性能方面的潜力。

本研究旨在对改性活性氧化铝的二氧化碳吸附性能进行系统地研究,探讨不同改性方法对活性氧化铝吸附性能的影响,以期为开发高效、环保的CO2吸附技术提供理论依据和实践指导。

关键词:改性活性氧化铝;二氧化碳;吸附性能引言:随着全球经济的发展和工业化进程的加快,能源消耗不断增加,导致大量二氧化碳(CO2)排放到大气中。

CO2作为一种主要的温室气体,对全球气候变化产生了显著影响。

因此,研究和开发有效的CO2吸附技术以减少温室气体排放变得至关重要。

活性氧化铝(Al2O3)作为一种常用的吸附剂,具有较大的比表面积和良好的化学稳定性,但由于其较低的CO2吸附性能,限制了其在实际应用中的效果。

一、改性活性氧化铝吸附二氧化碳的机理改性活性氧化铝吸附二氧化碳的机理涉及物理吸附和化学吸附两种作用。

物理吸附是活性氧化铝吸附二氧化碳的主要机制。

在物理吸附过程中,二氧化碳分子通过范德华力与活性氧化铝表面的吸附位点相互作用。

这些吸附位点通常包括氧化铝表面的微孔、中孔和大孔结构。

物理吸附是一种可逆过程,吸附和解吸过程受温度、压力和气体浓度的影响。

尽管物理吸附是主要机制,但化学吸附也在改性活性氧化铝吸附二氧化碳的过程中发挥作用。

化学吸附涉及二氧化碳分子与氧化铝表面的化学键合。

这些化学键可以是共价键、离子键或金属键。

化学吸附通常比物理吸附更强烈,吸附和解吸过程也更难逆转。

改性活性氧化铝通过引入不同的表面功能基团,如羟基、硅烷基、胺基等,可以增强其对二氧化碳的吸附能力。

这些功能基团可以增加氧化铝表面的极性和亲水性,从而提高其对二氧化碳分子的吸附能力。

此外,这些功能基团还可以促进二氧化碳分子的活化,降低吸附反应的活化能,从而提高吸附速率。

二、改性活性氧化铝的二氧化碳吸附性能(一)吸附容量在等温线法中,吸附剂和二氧化碳混合气体在一定的温度下平衡,然后测量吸附前后的气体浓度。

一文读懂活性氧化铝的应用跟制备

一文读懂活性氧化铝的应用跟制备

一文读懂活性氧化铝的应用跟制备一文读懂活性氧化铝的应用跟制备•【摘要】γ-Al 2 O 3 作为一种活性氧化铝,具备多孔性、高分散度、高比表面积、良好的吸附性、热稳定性和表面酸性,并且通过控制制备条件可制得不同比表面积和孔容的γ-Al 2 O 3 产品。

γ-Al 2 O 3 作为一种活性氧化铝,具备多孔性、高分散度、高比表面积、良好的吸附性、热稳定性和表面酸性,并且通过控制制备条件可制得不同比表面积和孔容的γ-Al 2 O 3 产品。

由于具有不完善的晶体结构,且孔结构具有可调节性,作催化剂载体具有耐高温、抗氧化的特点,是催化剂载体领域应用最为广泛的品种,其在石油化工、生物化工以及膜处理等工业中的应用越来越广泛。

活性氧化铝球01 活性氧化铝的应用①活性氧化铝在催化剂载体方面的应用在功能简单的催化反应中,γ-Al2 O3 并不直接参与催化过程,其作用是稀释,支撑和分散贵金属。

王奎等以γ-Al2 O3 为载体,采用溶胶-凝胶法制备了负载型的复合光催化剂。

韩雪等将AlCl3 蒸气负载到多孔的γ-Al2 O3 载体上,将制备的催化剂用于异丁烯的催化聚合反应,载体为大孔和介孔双峰结构的γ-Al2 O3 负载型催化剂具有很好的催化活性和较高的稳定性。

②活性氧化铝在催化剂方面的应用γ-Al2 O3 具有明显的吸附剂特征,并能活化许多键,因此可直接作为活性催化剂加入反应体系中。

李强等采用N2 吸附法、IR和XRD 等手段研究了活性氧化铝用于催化裂化(FCC)催化剂中的性能,结果表明,在FCC催化剂制备及应用条件下,活性氧化铝保持比较稳定的比表面积、孔容和酸性等性能。

③活性氧化铝在水质净化领域的应用活性氧化铝在水质净化领域的发展非常迅速,对水质的处理主要集中在以下几个方面:氟化物的去除,磷化物的去除,有毒金属离子的去除等。

汪洪洋等以活性氧化铝吸附技术处置超标含As污水(水中As质量浓度在0.100~0.250mg/L之间)时,处理效果显著,去除率集中于70%~80%之间,该技术使用后的活性氧化铝处理后可循环使用,与其他方法相比减少了As在水体中的沉积和转移,避免了二次污染,大大降低了处置成本。

211169299_改性活性氧化铝的除氟效能及再生方法研究

211169299_改性活性氧化铝的除氟效能及再生方法研究

管理及其他M anagement and other 改性活性氧化铝的除氟效能及再生方法研究赵忠斌摘要:本文对改性活性氧化铝的除氟效能以及再生方法进行探究,最先对除氟的方法进行阐述,之后对改性活性氧化铝的除氟效能以及再生方法的实验过程进行分析,最终对除氟效能的影响因素以及再生方法的影响因素进行分析,旨在提升改性活性氧化铝的除氟效能以及再生方法,促进改性活性氧化铝的吸附效果提升。

关键词:改性活性氧化铝;除氟效能;再生方法改性活性氧化铝在除氟过程中可以起到重要的影响作用,氟元素对人体有着重要作用,但是如果人们将氟元素摄入过量的话,就会导致自身的身体出现问题。

因此利用改性活性氧化铝来除氟并实现再生,是一种性价比较高的方法,并且在改性活性氧化铝的运行中,其还可以加快除氟的效果。

1 除氟的方法1.1 化学沉淀法对于含有较多的氟的废水,可以采用化学沉淀法来实现除氟。

可以向废水中扔进石灰,以此来促进其与废水中的氟元素相互反应生成固体。

继而出现废水中的沉淀现象,能够实现对于氟元素的有效清除。

这种方法的操作相对简单,并且过程中需要进行的步骤也并不多,能够有效地缩短除氟的时长。

1.2 混凝沉降法混凝沉降法在实际的除氟使用中的原理与化学沉淀法的原理类似,都是经过化学反应将废水中含有的氟元素吸附出来后进行沉淀。

在实际的应用中,其使用的化学物质与沉淀法并不同,其会使用盐类物质同废水中氟元素进行反应,进而促进两者的沉淀。

在过程中,需要控制好投放的浓度以及量,避免在实际的混凝沉降法的使用中造成清洁过度或者清洁稳定度不足的情况出现。

1.3 反渗透法反渗透法是与前面两种处理方法不同的除氟方法,其可以通过膜分离技术对废水中的氟元素进行清除。

这种膜可以通过水分子,但是不能让氟元素通过。

因此在实际的反渗透法的使用中,可以通过渗透压力的作用让废水通过渗透膜,继而将废水中含有的相应氟元素进行清除。

1.4 吸附法吸附法是通过吸附剂的使用以及设备的运转,将废水中含有的相应氟元素进行吸收,之后通过离子交换的步骤将吸附的氟元素清除出去。

活性氧化铝的生产及其改性

活性氧化铝的生产及其改性

活性氧化铝的生产及其改性活性氧化铝是一种多孔、具有高分散度的固体物质,有很高的比表面积,其微孔结构具有催化作用所要求的特性,如吸附性能、表面酸性及热稳定性等。

活性氧化铝在工业上有着广泛的用途,主要用作干燥剂、吸附剂、催化剂以及催化剂载体。

氧化铝催化剂主要用于烯烃异构化反应以及氢和重氢的交换反应(即加氢与脱氢反应),也可作炼油装置酸气回收硫磺的新型催化剂。

此外氧化铝与各种金属以及金属氧化物组成的复合催化剂应用极为广泛。

本文分析了活性氧化铝的生产及其改性内容。

标签:活性氧化铝;生产;改性活性氧化铝是优良的干燥剂,用作干燥剂的氧化铝要有大的比表面积,广泛应用的是直径为3~5、6~8mm 的球形粒子。

活性氧化铝能吸附大量的水蒸气,而且被水饱和的氧化铝很容易通过干燥的方法脱除物理吸附水而重复使用。

除干燥空气外,活性氧化铝还用于除去各种气体和有机液体中的水分,如用于酒精脱水。

活性氧化铝也是氨、氟化氢与砷的氧化物的良好吸附剂,作为高氟饮水的优质除氟剂与制酸工业的除砷剂已获得广泛应用。

1 活性氧化铝的生产活性氧化铝生产原料有两种,一种是由三水铝石或拜耳石生产的“快脱粉”,另一种是由铝酸盐或铝盐或二者同时生产的拟薄水铝石。

氧化铝是生产活性氧化铝球的主要原料,国外简称FCA,在国内因其是用快速脱水法生产的氧化铝粉,所以称为“快脱粉”。

“快脱粉”是氧化铝和ρ - 氧化铝的混合物,因生产条件的差别,含量各不相同。

氧化铝的技术关键在于快速脱水,通常是在流化床反应器内进行的,由燃烧气体或液体控制床层温度。

采用锥形反应器,从侧向加入干燥、粉碎后的氢氧化铝,在快速脱水炉内闪速焙烧0.1~1s,制得氧化铝的混合物。

拟薄水铝石的生产方法。

天然或人工生产的一水氧化铝和三水氧化铝,因比表面积低、孔容小、活性低,不能用来做干燥剂、吸附剂、催化剂和催化剂载体。

必须将一水氧化铝或三水氧化铝加工成拟薄水铝石。

拟薄水铝石具有高比表面积、大孔容、大孔径、高活性,适合于作干燥剂、吸附剂及石油化工、化肥及尾气等领域的催化剂和催化剂载体等。

活性氧化铝的用途

活性氧化铝的用途

活性氧化铝的用途活性氧化铝是一种用途广泛的吸附剂,经改性调节之后可适用于无数特别应用场合,活性氧化铝的新用途还在不断开发,举行这些开发工作的主要是一些铝业公司,有关改性技术的具体状况藏匿得比较少。

不过改性技术的主要依据是容易的表面化学基本原理,如酸-碱化学反应。

以下两种办法可用于氧化铝结构和性质的调节:a.转变活化过程;b.用法添加剂。

已经证明的改性的用途如下:从气体和液体中脱除HCI 和HF;从烃类中除去酸性气体(COS、CO2、H2S、CS2);脱除氧化剂和Lewis碱;除去水中的As5+、PO43-、C1-和F-;有机加工液体清除剂;用于脱除SO2。

酸性气体脱除用于酸性气体脱除的氧化铝明显应具有相对较高的“碱”含量。

因为Bayer工艺从铝土矿萃取氧化铝过程中需要用法NaOH,普通氧化铝中都含有钠。

氧化铝中Na2O典型含量为0.3%(质量分数),碱含量可能变幻比较大。

碱性氧化铝中碱含量普通大于1%。

活性氧化铝的BET(Brunauer Emmett- Teller)比表面积普通在200~500m2/g范围内,总孔容临近0.5mL/g。

氧化剂脱除用于除去氧化剂的氧化铝(如Alcoa Selexsorb CDO-200)具有碱含量相对较低(0.3% Na2O)、Lewis酸度较高(即高表面O空位)、Bronsted酸度很低等特点。

明显由于经过热处理,比表面积也比较低(200m2/g)。

这类氧化铝对醇、醛、过氧化物、酮以及羧酸、酯类、氨、腈、HCN 等Lewis碱具有挑选性。

因其Bronsted酸度很低,使得因氧化剂吸附过程中质子传递引起的副反应发生的可能性降到最小。

经证明,这类氧化铝对从生产过程中的共聚单体(正已烯和正辛烯)中除去氧化性烃类特殊有效。

水处理氧化铝对水处理十分实用。

有许多关于除去水中砷和氟化物的讨论。

氧化铝对吸附As5+特殊有效,As5+在水溶液中主要以H2AsO4-的形式存在。

在水介质中,ZPC作为氧化铝(或任何吸附剂)可测量的性质之一,具有十分重要的作用。

活性氧化铝载体扩孔改性的研究进展

活性氧化铝载体扩孔改性的研究进展摘要:活性氧化铝,又称为γ-Al2O3,由于其可改变的孔结构而广泛应用于催化剂的载体领域,本文阐述了活性氧化铝载体孔结构在催化中的重要性,讨论了控制孔结构的几种因素,对扩孔的几种方法进行了总结,并对今后活性氧化铝载体的研究重点和方向进行了展望和预测。

关键词:活性氧化铝孔结构扩孔改性活性氧化铝外观表现为白色球状多孔性颗粒,粒度均匀,表面光滑,物理性质为机械强度大,吸湿性强,吸水后不胀不裂保持原状,化学性质表现为无毒、无臭、不溶于水,对氟有很强的吸附性,主要用于高氟地区饮用水的除氟。

活性氧化铝的应用最广为人知的还是作为催化剂载体,活性氧化铝在一定的操作条件和再生条件下,该产品的干燥深度高达露点温度-70度以下,因此,也是最好的低温催化剂载体之一,它作为催化剂载体具有耐高温和抗氧化的特点,所使用的活性氧化铝必须要有足够大的孔体积及适宜的孔分布,才能具有良好的催化反应活性[1]。

有一半以上的氧化铝都是从氢氧化铝中分解制得的,本文通过对活性氧化铝载体的孔结构的最近的研究结果进行了较为详细的综述,并且对活性氧化铝今后的发展热点方向进行了预测。

一、活性氧化铝载体孔结构的重要性孔结构是判定催化剂载体性能好坏的一个重要衡量标准,催化剂载体的孔结构会直接决定负载中活性组分的分散度,同时还影响反应过程中的组分传质扩散和化学反应的效率大小,因此对于氧化铝载体,孔结构直接决定催化剂的孔结构,对催化剂的活性和稳定性有着重要的影响,可以说,决定了催化剂的使用寿命[1]。

近些年来,由于不同的催化反应对催化剂的不同要求,人们对活性氧化铝载体的孔结构进行了大量的研究,期望通过改变孔结构来应对不同的催化反应中的不同催化需求。

二、调节控制孔结构的几种因素1.粒度对孔结构的影响反应物氢氧化铝的颗粒度会影响到氧化铝孔结构的大小,大的晶粒可以改善催化剂载体结构的多孔性和增大孔径[2]。

2.有机物和凝胶对孔结构的影响通过在沉淀时加入若干量水溶性的有机聚合物,在氢氧化铝煅烧分解成氧化铝时这些聚合物也会分解会使得催化剂载体的孔隙变大,从而达到控制孔结构的目的。

浸渍法制备改性活性氧化铝的研究

浸渍法制备改性活性氧化铝的研究活性氧化铝是一种重要的室温或低温分解加氧剂,主要用于石油提炼、医药工业、生物分离等多个领域。

其部分性能受到空气和水的氧化破坏,而改性活性氧化铝是为了改善其性能而开发的新材料。

改性活性氧化铝主要通过改变其表面结构和界面附加分子,改变其表面状态,增加其催化氧化活性和寿命。

近年来,在将活性氧化铝作为改性材料的基础上,研究者们开发出了一种利用水浸渍和改性剂共同改性活性氧化铝的新技术。

该新工艺中,采用改性剂(如各种离子液体、聚氧化乙烯、有机氟化物等)与质子交换树脂同时共同强化活性氧化铝,所制备的改性活性氧化铝表面状态稳定、比表面积大、反应动力学也有很大的改善,活性氧化铝的应用性更强,弥补了传统合成液态活性氧化铝之间不足。

水浸渍是一种制备改性活性氧化铝的新技术,它具有工艺简单、成本低、生产批量小,可满足中小型企业的要求。

通常,先将经改性剂处理的活性氧化铝放在温度95-100℃的缓冲液中溶解,然后在饱和溶液浸渍剂中,使改性剂发挥其特殊的作用,实现改性后的活性氧化铝的全面改性,例如将活性氧化铝表面水溶性乙烯包覆,兺改变了活性氧化铝的表面状态,增强其稳定性、使其介质性能更佳,从而提高企业生产水平和市场竞争能力。

改性活性氧化铝是一种新型改性材料,具有成本低,反应活性和稳定性好,广泛应用于医药工业、分子生物学、食品行业、纳米材料等领域,在活性氧化剂领域具有重要的应用价值。

未来,结合溶剂浸渍法的特点,研究者们将不断改进活性氧化铝的制备工艺,提高其稳定性,进一步增强改性活性氧化铝的性能,实现节能、高效的发展。

至此,改性活性氧化铝的研究受到越来越多的关注,水浸渍法可以有效地实现活性氧化铝的改性,加快活性氧化铝作为活性氧化剂在各个领域的应用,推动活性氧化剂行业的发展壮大。

总而言之,溶剂浸渍法在改性活性氧化铝制备方面具有至关重要的作用,它的出现不仅极大地改善了活性氧化铝的性能,而且还显示了改性活性氧化铝在活性氧化剂行业中的重要应用前景,因此,开展改性活性氧化铝的力学分析和性能研究依然值得继续深入研究及开发。

活性氧化铝的制备与改性研究进展

活性氧化铝的制备与改性研究进展摘要:活性氧化铝(Al2O3)作为一种具有良好吸附、催化和表面活性的材料,在环境保护、催化反应和材料科学等领域具有广泛的应用前景。

近年来,随着科学技术的不断发展,活性氧化铝的制备方法和改性研究得到了广泛关注。

本文旨在对近年来活性氧化铝的制备与改性研究的进展进行概述,以期为相关领域的研究提供参考和借鉴。

关键词:活性氧化铝;制备;改性引言:活性氧化铝作为一种具有良好吸附、催化和表面活性的材料,在环境保护、催化反应和材料科学等领域具有广泛的应用前景。

通过改性方法对活性氧化铝进行表面改性,可以改善其吸附、催化和光学性能等方面的性能。

研究活性氧化铝的制备与改性方法对于推动环境保护、催化反应和材料科学等领域的发展具有重要的理论和实际意义。

一、活性氧化铝的概念及应用活性氧化铝是一种具有高比表面积、多孔结构、高吸附性能和高热稳定性的氧化铝材料。

它是通过在高温下将铝和水反应制得,然后经过一系列处理过程制备而成。

活性氧化铝的主要特点是表面含有大量的酸性和碱性活性中心,这使得它在多个领域具有广泛的应用。

活性氧化铝的应用主要包括吸附剂、催化剂和催化剂载体、干燥剂、催化剂再生、传感器。

由于其高比表面积和多孔结构,活性氧化铝具有很强的吸附能力。

在石油化工、空气净化、水处理等领域,活性氧化铝被用作吸附剂来去除水分、有机物、重金属离子等污染物。

活性氧化铝中的酸性和碱性活性中心使其成为高效的催化剂。

在石油化工、化学合成等领域,活性氧化铝被用作催化剂,用于催化多种反应,如加氢、脱氢、氧化等。

此外,活性氧化铝还可以作为催化剂载体,提高催化剂的分散性和热稳定性。

活性氧化铝被广泛用作干燥剂,用于去除空气中的水分和油分。

在家用除湿剂、空气压缩机吸附剂、电子产品干燥剂等领域有广泛应用。

另外,活性氧化铝具有再生能力,可以在一定条件下将吸附的污染物脱附,实现催化剂的再生利用。

活性氧化铝在气体传感器领域也有应用,如氧传感器、二氧化碳传感器等。

活性氧化铝的改性

为了克服氧化铝的高温烧结以及相变引起的比表面积下降、孔结构破坏等一系列问题,各国
学者开展了对氧化铝热稳定性的改性研究,主要采用的方法为:改进制备工艺、添加助剂以
及生成新的物质。

改进制备工艺可以改善氧化铝颗粒的结构和形态,减少比表面的损失;添
加助剂可以抑制颗粒的烧结,稳定氧化铝的晶型结构,提高相转变温度;生成新的物质是指
在氧化铝上生成新的高温稳定,且具有一定比表面积的物质来改善氧化铝的稳定性。

目前研究较多的主要是通过添加助剂的方式来提高γ-Al2O3的高温热稳定性。

经过多年的实
践总结,用作改性氧化铝的添加剂基本为5大类,即稀土元素、碱土元素、过渡金属、二氧
化硅和其它氧化物。

现在国内外多采用稀土La、Ce、碱土金属Ba对氧化铝进行改性,从而
提高活性氧化铝的稳定性。

小结
随着化工日益发展和对环境保护日益重视,市场对γ-Al2O3的需求量正迅速增长,对γ-
Al2O3载体的性能提出了更高的要求,而制备方法与性能密切相关。

目前在工业上,低成本、绿色环保的碳化法生产γ-Al2O3载体工艺逐渐普及,溶胶-凝胶法也正成为载体制备领域新的
研究热点。

另一方面,制备出大比表面积、适宜孔径分布及热稳定性和抗水合性良好的γ-
Al2O3载体也将越来越得到人们的重视。

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活性氧化铝的改性一、前言氧化铝是一种重要的化工产品,具有高硬度、高强度、耐磨、耐热、耐腐蚀等一系列优异性能。

大部分的氧化铝被用于制备原铝,不过由于其优异的性能也广泛用于陶瓷、磨料、医药、吸附剂、催化剂及其载体等领域[1~4]。

到目前为止,已知氧化铝有15种以上不同的结构形态(δ-,γ-,κ-,η-,θ-,χ-,ρ-,α-Al2O3等),因其结构形态的不同,氧化铝的宏观结构性质(如密度、孔隙率、孔径分布、比表面积等)也各不相同。

氧化铝按其用途可分为稳定态氧化铝和过渡态氧化铝。

稳定态氧化铝指的是刚玉相氧化铝(α-Al2O3),其结构稳定且不含水,是各种形态的氢氧化铝在温度超过1000℃后完全脱水得到的产品[5]。

这类氧化铝一般不具有活性。

过渡态氧化铝是由氧化铝前驱体在不同温度下制得的区别于刚玉(α-Al2O3)的所有晶相的总称,按生成温度可分为低温氧化铝和高温氧化铝两大类[6]。

(1)低温氧化铝(又称γ-组):这类氧化铝有ρ-、η-、γ-和χ-Al2O3,是由氢氧化铝在脱水温度不超过600℃时煅烧得到的产品。

这类氧化铝分子中存在大量的羟基,可以用化学式Al2O3·nH2O(0<n<0.6)表示。

一般来说,它们的比表面和孔容都较大,都具有“活性”,故又称为活性氧化铝。

狭义上活性氧化铝特指γ相氧化铝。

(2)高温氧化铝(又称δ-组):是氢氧化铝在900~1000℃脱水得到的产品。

这类包括δ-、θ-、κ-氧化铝。

随着石油化工的发展和催化技术的进步,活性氧化铝越来越受到关注,其中γ-Al2O3由于比表面积大、晶相温度范围广、孔结构可调节、表面又具有酸性等特性,在化工领域被广泛用作催化剂及其载体[7]。

重整、汽车尾气净化等高温体系中,Al2O3的微晶或颗粒极易烧结并转变为α-Al2O3,使Al2O3载体比表面积丧失,孔道坍塌,从而导致催化剂活性下降甚至失活[8]。

二、制备方法目前我国制备活性氧化铝主要工艺是碱式中和法和酸式中和法。

碱式中和法的特点是用碱性物质去中和酸性的铝盐溶液,如高温并流成胶法、室温单流成胶法、铝溶胶热油成球法等;酸式中和法,特点是用酸性物质去中和碱性的铝盐溶液,如硝酸法制备γ-Al2O3。

由于碱法制备活性氧化铝成本较低,得到的产品相对较纯所以最为常用。

除此之外,还有快脱法和醇铝法等制备方法,不同的制备工艺得到的氧化铝载体的物理性能存在较大差异。

2.1 碱式中和法2.1.1.高温并流成胶法使铝盐溶液和氨水分别控制一定的流速同时进入中和罐,使生成的氢氧化铝凝胶维持在温度大于70℃,pH大于8.5。

待生成足够量的胶体时即可停止中和。

胶体经反复过滤、洗涤后,成型、干燥,再经500-600℃焙烧就可得到能供工业使用的γ-Al2O3。

这种γ-Al2O3的特点使孔容大,纯度高。

2.1.2.室温单流成胶法先将一定浓度的铝盐溶液置于中和罐内,再猛烈搅拌的情况下以一定的速度将氨水徐徐注入其中,立即生成了白色絮状的氢氧化铝凝胶,大约在pH=4.5左右能出现一个“稠点”,此时胶体粘度最大,再继续加入氨水又可变稀,直至胶体的pH≤8为止,视为中和完毕。

将胶体过滤,洗涤,烘干和焙烧也可得到以γ-Al2O3为主的活性氧化铝。

这样氧化铝孔小,纯度较差。

2.1.3.铝溶胶热油成球法此法和上两种方法不同,它用的原料是“铝溶胶”和六次甲基四胺水溶液,它们两者以体积比11相混和后,滴落在90℃左右的热油中,依靠六次甲基四胺在温度的作用下发生水解生成氨气,使混和液凝固成一个个小球,再使小球经过老化处理完全转变成氢氧化铝,水洗去其中的氯离子,烘干,经500℃煅烧后就能得到纯度较高的γ-Al2O3小球供工业使用。

这种生产方法可以完全甩去板框压滤,生产效率提高。

2.2 酸式中和法硝酸法制备γ-Al2O3的过程中,首先使氢氧化铝和氢氧化钠反应生成偏铝酸钠溶液,再加入净水稀释到一定浓度,用硝酸去中和,生成的氢氧化铝凝胶,经反复洗涤、压滤,得到的滤饼干燥、焙烧,就得到了γ-Al2O3。

除上述方法之外,还有醇铝法制备活性氧化铝,该法制备得到的氧化铝纯度高,活性好,比表面积大,而且不含电解质,但制备方法相对复杂,且成本较高。

上述方法所得到的活性氧化铝产品具有抗破碎强度高,热稳定性好,比表面积适中[3],孔容、孔径分布可调和表面具有酸性等特性,是迄今在工业上最广泛用作催化剂、催化剂载体、吸附剂等的无机材料。

不同制备方法,通过改变制备条件、加入改性元素等,可以得到不同物化性质的氢氧化铝,得到晶型、孔结构、表面性能复杂多变的氧化铝,正好适应了千变万化的催化反应过程。

三、活性氧化铝的改性研究活性氧化铝具有高比表面积和高活性等特性,在工业上被广泛用作催化剂或催化剂载体。

然而,但对于汽车尾气催化净化、催化燃烧及甲烷选择性催化氧化等高温反应体系,催化剂床层温度常常高于1000℃,引起氧化铝的比表面下降,活性位减少,甚至转变为热力学稳定的α相,导致催化活性下降甚至失活,因此,提高A12O3的高温抗烧结和抗相变性能具有重要的理论意义和实际意义。

γ-Al2O3具有“缺陷的尖晶石”结构,其晶胞是由32个氧原子立方紧密堆积而成,其中有8个四面体空隙和16个八面体空隙,也即其中会有阳离子空位。

而γ-Al2O3属于亚稳态结构,随煅烧温度的升高,在晶体结构的转变过程中会发生脱水/脱羟基反应而产生阴离子空位,这些阴离子和阳离子的空位会导致高温煅烧时结构晶相发生变化。

因此可通过将外来离子掺入到氧化铝中,占据着尖晶石的阴阳离子空位,从而防止高温煅烧时γ-Al2O3发生晶相变化。

为了克服氧化铝的高温烧结以及相变引起的比表面积下降、孔结构破坏等一系列问题,各国学者开展了对氧化铝热稳定性的改性研究,主要采用的方法为:改进制备工艺、添加助剂以及生成新的物质[9]。

3.1 助剂改性早在1946 年,Francis[40]等人发现,无论是活性氧化铝本身含有其他物质或是有目的的添加其它元素,都可以提高氧化铝的稳定性。

之后Levy[10]等尝试用一些金属元素(Li、Na、K、Mg)来对氧化铝进行表面改性,希望能抑制其比表面积的下降,但效果并不明显。

七、八十年代,人们开始广泛用各种金属元素来修饰氧化铝载体,通常采用浸渍法将金属元素添加到氧化铝中。

虽然高温下改性后的样品比表面积较未改性样品有一定的改善,但当温度达到1200℃,仍避免不了比表面积的急剧减少。

Hindin[11]等人用浸渍法得到金属混合氧化物改性的活性氧化铝,在1200℃下煅烧4h 后,最好样品的比表面积保持在45.9m2·g-1。

到了九十年代,更多的用溶胶凝胶法来制备活性氧化铝,比起用浸渍法得到的样品,其稳定性要高很多。

Hamano[12]用溶胶凝胶法制得的镧改性活性氧化铝在1200℃煅烧5h后仍具有113 m2·g-1的高比表面积。

总之,在Al2O3结构表面引入某些元素或物质对γ-Al2O3的烧结和相转变具有显著影响。

经过多年来的实践经验总结,改善氧化铝热稳定性的添加剂基本分为四大类:即稀土金属氧化物[13-24]、碱土金属氧化物[24-31]、二氧化硅[32-34]和其他氧化物。

目前国内外普遍采用稀土La和Ce、碱土金属Ba对氧化铝进行改性,以适应活性氧化铝在高温反应体系中的应用。

3.2 镧改性氧化铝研究La 是最常用,也是研究最多的改性元素之一。

Rossignol[24]等人通过溶胶凝胶法制备得到镧改性氧化铝,1050℃高温煅烧后,样品仍然以δ、θ相为主,比表面积为80m2·g-1;赫崇衡[25]、谢春英[36]等人研究发现,1100℃的高温煅烧32h后,镧改性样品中α相转变被抑制,同时比表面积仍保持98m2·g-1,远大于未改性的样品的17.6m2·g-1。

一种观点认为La 对氧化铝的稳定作用主要是因为它在氧化铝表面形成了钙钛矿型的LaAlO3,这些稳定的化合物首先成核,并通过界面结合方式牢固地锚定在Al2O3晶格的边角上,阻止了烧结和表面扩散,进一步抑制了α相转变。

另一种观点认为LaAlO3的生成并不是稳定氧化铝的主要原因。

龚茂初[20]、谢有畅[37]和Masarani Ozawa[38]发现La3+在较高温度下可以直接插入具有阳离子缺陷的Al2O3尖晶石结构中,占据紧密堆积氧离子形成的空隙,从而降低了Al2O3晶格中的离子活性和表面能,抑制了表面或体相Al3+和O2-的离子扩散以及α相的形核过程。

3.3铈改性氧化铝研究卢伟光[39-40]等人发现,铈改性氧化铝1000℃煅烧24小时后,比表面积从112.12m2·g-1下降到62.07m2·g-1,幅度只有44.6%。

Rossignol[24]等人发现,铈的添加能改善氧化铝的高温热稳定性,在1050℃下煅烧5h 后仍有65m2·g-1,且添加量为1%时的效果最好。

但在经过1200℃煅烧5h 后铈改性样品的比表面只有3m2·g-1。

相对于镧改性来说,铈的改性作用相对较差。

赫崇衡[35]、卢伟光[39-40]等人认为Ce3+离子价态与Al3+相同,填充在Al2O3空位中,对烧结的阻碍作用较强;而高温时部分Ce3+氧化成Ce4+,导致Ce以CeO2形式析出,由于Ce4+价态与Al3+不同,造成部分区域晶格发生扭曲,导致晶体稳定性下降,转晶加快。

龚茂初[28]等人认为Ce3+氧化成Ce4+,CeO2在高温下容易烧结且比表面积较小,所以铈对氧化铝的高温热稳定性效果不如镧。

通过在铈中添加锆离子可以提高铈在高温下的稳定性。

在铈锆固溶体改性的氧化铝中,锆离子进入氧化铈的晶格并稳定其结构,限制颗粒之间的接触,从而抑制烧结并降低CeO2的转化活性,使氧化铝载体在高温老化后仍能具有一定的比表面积。

翁端[41]等人研究了Ce-Zr 固溶体对γ-Al2O3热稳定性的影响,制备得到的Ce/Zr=73的改性氧化铝样品在1100℃老化6h后比表面积保持62m2·g-1,老化50h后仍有24m2·g-1,相转变温度提高到了1222℃。

3.4 钡改性氧化铝研究碱土金属中Ba 作为改性元素的研究最多。

Church[42]的研究发现Ba 改性氧化铝在1200℃煅烧4h 后仍然能保持比表面在37m2·g-1左右。

Sepulveda Escribano[43]通过浸渍法得到的Ba改性氧化铝,经800℃和1200℃煅烧后,表面积仍保持在75m2·g-1和42m2·g-1。

Arai[44]认为,BaO 在高温下通过抑制Al2O3的体相扩散而使γ-Al2O3稳定,经过高温固相反应生成的六铝酸盐也具有特殊的热稳定性。

王军威[45]等人也发现高温下钡改性样品中有β-Al2O3结构的六铝酸盐(BaO·6Al2O3)的存在,稳定了氧化铝的结构。

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