納米薄水鋁石的合成、組裝及其催化應(yīng)用基礎(chǔ).pdf

1、氧化鋁是一種常見(jiàn)的金屬氧化物,因其低廉的價(jià)格、較高的比表面積、良好的熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性,被廣泛應(yīng)用于吸附、催化、陶瓷、耐火材料等諸多領(lǐng)域。其中,在催化應(yīng)用方面主要以使用表面具有酸性的活性氧化鋁為主,特別是催化加氫精制反應(yīng)通常以活性氧化鋁作為催化劑載體。因此,它的性質(zhì)對(duì)催化劑的活性、選擇性和穩(wěn)定性有著十分重要的影響。然而,采用傳統(tǒng)的酸堿沉淀法制備得到的氧化鋁,由于介觀形貌以無(wú)規(guī)則的顆粒為主,使得孔徑分布彌散,且在堆積過(guò)程中很難獲得較大的

2、孔徑,從而制約了這類活性氧化鋁的應(yīng)用,特別是當(dāng)反應(yīng)物中含有較大尺寸的有機(jī)物時(shí)。為了改善氧化鋁的孔結(jié)構(gòu),人們開(kāi)始嘗試合成介觀上具有特定形貌和結(jié)構(gòu)的納米氧化鋁,期望通過(guò)改變氧化鋁顆粒的幾何形狀來(lái)調(diào)變氧化鋁材料的孔結(jié)構(gòu)。本論文在現(xiàn)有合成技術(shù)的基礎(chǔ)上,探索出了較為簡(jiǎn)單的納米氧化鋁的合成路線,具體內(nèi)容如下:
　　 以常用的無(wú)機(jī)鋁鹽為反應(yīng)物,分別采用水熱法和溶劑熱法,成功制備了一系列具有不同形貌的納米氧化鋁及其前驅(qū)體。通過(guò)對(duì)制備條件的考察發(fā)

3、現(xiàn),在水熱過(guò)程中反應(yīng)物的性質(zhì)對(duì)產(chǎn)物的形貌影響較大,這主要和分子中陰離子的不同有關(guān),水合離子半徑越小,產(chǎn)物的顆粒越大,結(jié)晶度越高。因此,這些變化也會(huì)直接影響產(chǎn)物的孔結(jié)構(gòu)。水熱溫度對(duì)產(chǎn)物的形貌的影響較小,只是對(duì)晶粒大小有一定影響。在溶劑熱過(guò)程中,由于鋁鹽溶解能力的不同,所以只有AlCl3·6H2O和Al(NO3)·9H2O可以成功轉(zhuǎn)化為具有三維花狀結(jié)構(gòu)的納米氧化鋁。當(dāng)反應(yīng)物相同時(shí),溶劑的變化對(duì)產(chǎn)物的影響最為顯著,隨著溶劑分子中碳原子數(shù)的增加

4、,產(chǎn)物的結(jié)晶度也隨著增加,結(jié)構(gòu)由密堆積的球形演變成疏松的片狀堆積體。相應(yīng)的氧化鋁中鋁原子的配位情況也發(fā)生了改變。反應(yīng)溫度對(duì)產(chǎn)物的影響和水熱過(guò)程的相似,較低的溫度不利于納米片結(jié)構(gòu)的形成。
　　 選用氫氧化鋁干膠為原料,在pH為10.5的水熱體系與碳酸氫銨反應(yīng),合成了棒狀的碳酸鋁銨晶體。研究了碳酸鋁銨前驅(qū)物制備活性氧化鋁的途徑。通過(guò)對(duì)反應(yīng)條件的考察發(fā)現(xiàn),存在一個(gè)合成碳酸鋁銨的最佳合成條件,并在此基礎(chǔ)上提出了碳酸鋁銨棒狀結(jié)構(gòu)的形成機(jī)理

5、。以碳酸鋁銨為前驅(qū)體,利用其自身的性質(zhì)制各了具有雙孔分布的,大孔容高比表面積的活性氧化鋁載體。
　　 以酸堿沉淀法制備的活性氧化鋁為起始物,采用簡(jiǎn)單的水熱反應(yīng)研究了片狀的納米氧化鋁的合成,并詳細(xì)考察了水熱溫度、時(shí)間、pH值等因素對(duì)產(chǎn)物性質(zhì)的影響。結(jié)果表明,氧化鋁的水合反應(yīng)是通過(guò)晶粒的溶解、水合和再結(jié)晶來(lái)完成的,整個(gè)過(guò)程主要受熱力學(xué)控制。因此,只改變水熱溫度即可有效的調(diào)節(jié)氧化鋁的孔結(jié)構(gòu)、形貌和表面酸性。隨著水熱溫度的升高,氧化鋁的

6、物理化學(xué)性質(zhì)均產(chǎn)生規(guī)律性的變化。較高的水熱溫度有利于得到結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的活性氧化鋁。
　　 分別以氧化鋁再水合方法和碳酸鋁銨分解制備的兩種具有不同形貌的納米活性氧化鋁為載體,制備了負(fù)載型加氫催化劑,考察了它們?cè)卩募託涿摰蜏p壓渣油的加氫處理性能。結(jié)果表明,在喹啉的加氫反應(yīng)中,氧化鋁表面的酸性位促進(jìn)了喹啉的加氫,尤其是含氮雜環(huán)的加氫。在渣油加氫反應(yīng)中,催化劑的孔徑和表面酸性對(duì)產(chǎn)物的性質(zhì)有著重要影響。較大的孔徑促進(jìn)了金屬和硫的脫除,而