氧化鋁在催化領(lǐng)域也是一把好手

氧化鋁是最常用的工業(yè)原料之一，在陶瓷、耐火材料、醫(yī)藥、催化等領(lǐng)域有著極其重要應(yīng)用。由于氧化鋁具有良好的機(jī)械強(qiáng)度、較好的熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性、適宜的等電點(diǎn)、可調(diào)變的表面酸堿性以及多種不同的晶相結(jié)構(gòu)等優(yōu)點(diǎn)，因此氧化鋁成為化工和石油工業(yè)中最廣泛使用的催化劑載體，在石油組分的裂解、加氫精制、加氫脫硫、碳?xì)浠衔锏闹卣茪洹庀嘤推方M分的純化、汽車尾氣的凈化等反應(yīng)過(guò)程中都發(fā)揮著重要的作用。

催化劑載體形態(tài)

      氧化鋁的結(jié)構(gòu)形態(tài)很多。我們知道陶瓷材料很容易形成結(jié)構(gòu)變體，在晶體結(jié)構(gòu)中，常把化學(xué)組成相同但晶體結(jié)構(gòu)不同的現(xiàn)象稱為同質(zhì)多象，也稱為多晶型。而氧化鋁陶瓷就有8種以上同質(zhì)異象體，例如，α-Al2O3、γ-Al2O3、η-Al2O3、θ-Al2O3等。經(jīng)過(guò)對(duì)其中最常用的幾種異象體細(xì)致的考察，一般認(rèn)為γ-Al2O3是最具有開(kāi)發(fā)潛力的氧化鋁。相比于其它形態(tài)的氧化鋁，γ-Al2O3是一種多孔性，高分散度的固體物料，具有比表面積大，吸附性能好，表面酸性和熱穩(wěn)定性良好等特點(diǎn)。另外可以控制其制備條件可以制得多種不同比表面積和孔容的γ-Al2O3產(chǎn)品，因此常被稱作“活性氧化鋁”，不僅在氧化鋁系載體中，在整個(gè)催化劑載體領(lǐng)域也是應(yīng)用最為廣泛的品種。

應(yīng)用領(lǐng)域

1、利用吸附性作為活性催化劑

      活性氧化鋁具有明顯的吸附劑特征，如H-H鍵，C-H鍵等，因此在烴類裂化，醇類脫水制醚等反應(yīng)中可直接作為活性催化劑加入反應(yīng)體系中。如乙醇脫水生產(chǎn)乙烯，由于活性氧化鋁表面同時(shí)存在酸性中心和堿性中心，因此活性氧化鋁本身就是一種很好的催化劑。但目前活性氧化鋁直接用作工業(yè)催化劑還不多。

2、作為催化劑載體

      氧化鋁載體是指白色粉末狀或已成型的氧化鋁固體，是一類使用最為廣泛的催化劑載體，約占工業(yè)上負(fù)載型催化劑的70%。催化劑載體的常用形狀包括：柱狀、環(huán)狀、球狀、壓片狀、顆粒狀以及擠條狀等等。工藝也可大致分為兩類，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，其一：先將活性氧化鋁制成所需形狀后通過(guò)浸泡等方式將催化劑組分負(fù)載上去；其二：現(xiàn)將活性氧化鋁與催化劑組分混合后通過(guò)儀器將其制成所需形狀，形成新型催化劑。一般其分為以下幾類：

（1）高溫氧化鋁載體：此類氧化鋁比表面積很小，具有耐高溫性、耐化學(xué)性以及較高的機(jī)械強(qiáng)度，所以能耐惡劣的操作條件。由于氧化鋁的惰性，高溫氧化鋁載體不會(huì)成為引起副反應(yīng)和選擇性下降的潛在活性源，也不會(huì)成為催化劑體系的潛在毒害源。

（2）相互作用型載體：此類氧化鋁應(yīng)用最廣泛，它能和催化劑活性組分相反應(yīng)，使催化劑活性組分散到載體中，為活性組分提供有效的比表面積和合適的孔結(jié)構(gòu)，以提高催化劑的熱穩(wěn)定性及抗毒性能。

（3）起協(xié)同作用或雙功能載體：此類氧化鋁除起到活性組分的骨架以外，還為催化劑的催化效應(yīng)提供增益效果。

應(yīng)用舉例

1、在汽車尾氣催化劑載體中的應(yīng)用

      汽車尾氣所排放的主要污染物為：CO，NOx，CxHy和Pb等，NOx和碳?xì)浠衔锸軓?qiáng)紫外線照射后，還會(huì)產(chǎn)生新的二次污染—光化學(xué)煙霧，由光化學(xué)煙霧所造成的直接或間接經(jīng)濟(jì)損失都很大。避免產(chǎn)生光化學(xué)煙霧的重要途徑是對(duì)汽車排放尾氣進(jìn)行前期治理。目前的最好辦法是在汽車尾氣排放管上安裝催化裝置，使不飽和的炭氫化合物、氮氧化合物轉(zhuǎn)變?yōu)轱柡偷幕衔铮趸X正是此轉(zhuǎn)化過(guò)程催化劑的優(yōu)良載體。

2、在草酸酯合成催化劑中的應(yīng)用

      CO氣相偶聯(lián)合成草酸酯工藝的關(guān)鍵技術(shù)是高效催化劑的研制，氧化鋁是該反應(yīng)中應(yīng)用最廣泛的催化劑載體材料之一。制備合適的氧化鋁載體是開(kāi)發(fā)CO氣相偶聯(lián)合成草酸二甲酯用催化劑的核心性能，優(yōu)異的氧化鋁可提高催化劑的活性和選擇性。

3、在催化裂化(FCC)催化劑中的應(yīng)用

      活性氧化鋁是一種重要的基質(zhì)材料，作為固體酸添加到裂化催化劑基質(zhì)中，不僅可以改善基質(zhì)活性，而且可以充分利用對(duì)高嶺土和分子篩的粘結(jié)作用，制備出具有基質(zhì)活性和較好抗磨性的催化劑。

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