活性氧化鋁性質(zhì)活潑,在有水環(huán)境中會發(fā)生水合現(xiàn)象,使其織構(gòu)性質(zhì)變化,造成催化劑強(qiáng)度下降,導(dǎo)致催化劑不可逆失活。氧化鋁水合過程有兩種方式:氧化鋁表面Al-O鍵水解和表面氧化鋁溶解后再以水合氧化鋁的形式析出。在氧化鋁表面形成尖晶石結(jié)構(gòu)僅可以延緩氧化鋁水合;采用Si和P改性,在Al₂O₃表面形成穩(wěn)定的Si-O-Al和P-O-Al結(jié)構(gòu),消除氧化鋁表面羥基,可以有效提高Al₂O₃水熱穩(wěn)定性。 

【文章來源】：工業(yè)催化. 2020,28(10)

【文章頁數(shù)】：8 頁

【部分圖文】：

水合氧化鋁制備過程

氧化鋁具有多種同質(zhì)多晶體，目前已發(fā)現(xiàn)有8種鋁氧化物存在[1-2,13]。水合氧化鋁受熱分解一般先生成無定形氧化鋁(ρ-Al2O3或a-Al2O3)，其后形成相應(yīng)晶型氧化鋁[13]。水合氧化鋁熱分解過程和氧化鋁同質(zhì)多晶體相變過程如圖2所示。α-Al2O3是眾多氧化鋁晶型中熱力學(xué)最穩(wěn)定的一種結(jié)構(gòu)，氧化鋁同質(zhì)多晶體受熱最終都會轉(zhuǎn)晶至α-Al2O3。由圖2可知，勃姆石熱解生成的γ-Al2O3和拜耳石熱解得到的η-Al2O3晶體結(jié)構(gòu)相近，隨著溫度升高，η-Al2O3會直接轉(zhuǎn)晶至θ-Al2O3，而γ-Al2O3則會先轉(zhuǎn)晶至δ-Al2O3再轉(zhuǎn)晶至θ-Al2O3。三水鋁石在300℃受熱分解先生成大比表面積的χ-Al2O3(400 m2·g-1)，隨著受熱溫度升高，在970℃轉(zhuǎn)晶至κ-Al2O3，在1 100℃轉(zhuǎn)晶至α-Al2O3。

氧化鋁中除因原料和制備方法所致含有少量堿金屬氧化物、鐵氧化物和硫酸鹽雜質(zhì)外，氧化鋁表面還因環(huán)境因素(溫度和水蒸汽壓)含有5%左右的水，它們分別通過物理吸附，化學(xué)吸附或解離后在氧化鋁表面形成羥基形式存在[5,15]，如圖3所示。室溫下，氧化鋁通過氫鍵作用將水分子吸附在表面，Peri J B[16]研究γ-Al2O3水合作用時(shí)發(fā)現(xiàn)，每1 nm2水合γ-Al2O3表面上存在13個水分子，高溫處理時(shí)，水分子一部分脫附，另一部分與氧化鋁反應(yīng)生成羥基，隨著溫度繼續(xù)升高，羥基通過兩兩縮合脫水逐漸排出體系，但即使在8 00～1 000℃的真空中，氧化鋁表面仍會含有一定數(shù)量的羥基[17]。氧化鋁的酸性位伴隨羥基的移去而產(chǎn)生，γ-Al2O3的許多重要催化特性都與這些酸性位有關(guān)[16,18]。氧化鋁表面羥基被認(rèn)為是其B酸中心，氧化鋁表面相鄰的兩個羥基受熱脫水后構(gòu)成Al-O-Al橋鍵是其L酸中心。Peri J B[19]認(rèn)為氧離子構(gòu)成了氧化鋁(100)晶面的第一層，鋁離子和氧離子按氧化鋁中Al-O物質(zhì)的量比構(gòu)成第二層。完全水合后，每個鋁離子連接一個羥基，受熱脫水時(shí)，羥基兩兩縮合脫除一分子水，并在氧化鋁表面形成一個裸露的鋁離子，其可以吸附水、氨等多電子化合物，因此呈現(xiàn)出L酸特征，當(dāng)其與羥基相連時(shí)則表現(xiàn)出B酸特征。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]Ni/SiO2-Al2O3催化劑在水相加氫體系中的活性及穩(wěn)定性研究[J]. 亢麗娜,郭江淵,張鴻喜,李海濤,徐亞琳,趙永祥.  分子催化. 2014(02)
[2]磷改性對γ-Al2O3酸性和催化活性的影響[J]. 唐莉,孫雪芹,劉叢華,丁偉,黃校亮,高雄厚.  應(yīng)用化工. 2012(10)
[3]炭對γ-Al2O3水熱穩(wěn)定性的影響[J]. 劉海龍,陳昊然,王會娟,焦紅權(quán),徐亞琳,李海濤.  山西化工. 2012(04)
[4]助劑對Ni/γ-Al2O3催化劑活性和抗水合性能的影響[J]. 孫自瑾,李海濤,徐亞琳,吳君璧,趙永祥.  工業(yè)催化. 2012(05)
[5]硅改性對工業(yè)氧化鋁材料結(jié)構(gòu)及裂化性能的影響[J]. 鄭金玉,羅一斌,慕旭宏,舒興田.  石油學(xué)報(bào)(石油加工). 2010(06)
[6]磷改性ZSM-5沸石水熱穩(wěn)定性提高的理論研究[J]. 楊靜,孫淮.  中國科學(xué)（B輯:化學(xué)）. 2008(10)
[7]氧化鋁載體的水合、燒結(jié)實(shí)驗(yàn)研究[J]. 張俊,王俊杰,方賢深.  化學(xué)推進(jìn)劑與高分子材料. 2008(02)
[8]鋁氧化物-水界面化學(xué)及其在水處理中的應(yīng)用[J]. 王東升,楊曉芳,孫中溪.  環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào). 2007(03)
[9]Ce和Mg改性的γ-Al2O3負(fù)載Pt催化劑催化乙二醇水相重整制氫[J]. 白贏,盧春山,馬磊,陳萍,鄭遺凡,李小年.  催化學(xué)報(bào). 2006(03)
[10]鋁電解電容器陽極氧化鋁膜的耐水合處理[J]. 蔣美連,馮哲圣,陳金菊,楊邦朝.  電子元件與材料. 2005(08)



本文編號：3545875