超微孔氧化鋁基材料的制備及性能研究.pdf

1、氧化鋁作為催化劑或催化劑載體，在石油化工、有機(jī)合成、精細(xì)化工等領(lǐng)域具有廣泛的用途。傳統(tǒng)的γ-Al2O3比表面較低且孔徑較大、孔分布較寬而不能充分滿足在催化過(guò)程中對(duì)選擇性、穩(wěn)定性、反應(yīng)接觸面積等有特殊要求的反應(yīng)。因此，合成具有更大比表面積、較小孔徑和較窄孔分布的氧化鋁分子篩具有重要意義和廣闊的應(yīng)用前景。
　　文獻(xiàn)所報(bào)道的采用溶膠凝膠法、水熱合成法、沉淀法、微乳液法、雙水解法、硬模板法等得到氧化鋁前驅(qū)體，然后通過(guò)煅燒或者溶劑萃取的方法

2、除去模板劑分子后得到氧化鋁孔材料，其合成路線大多比較復(fù)雜，成本較高不易工業(yè)放大或生產(chǎn)。目前國(guó)內(nèi)外鮮有軟模板合成微孔級(jí)氧化鋁的報(bào)道和應(yīng)用。我們通過(guò)采用溶膠凝膠溶劑揮發(fā)誘導(dǎo)自組裝法，以廉價(jià)的表面活性劑脂肪醇聚氧乙烯醚為模板劑，制備出超微孔級(jí)(孔徑1-2 nm)氧化鋁材料突破了傳統(tǒng)氧化鋁材料孔徑尺寸的限制，通過(guò)簡(jiǎn)單改變有限的反應(yīng)條件就能有效地控制前軀體的聚集形態(tài)，而產(chǎn)生超微孔結(jié)構(gòu)，從而改變氧化鋁的孔徑尺寸和性能，以擴(kuò)大其應(yīng)用范圍。
　　

3、超微孔(super-microporous)氧化鋁基材料的孔徑介于微孔和介孔之間，其所特有分子擇形性能，將會(huì)在包括重油精制處理、新特種化學(xué)品發(fā)展、分子反應(yīng)有特殊要求的催化反應(yīng)和制藥前驅(qū)體的合成等方面發(fā)揮其特有的優(yōu)越性。但目前對(duì)于此方面的研究尚處于起步階段，如合成所用的模板劑較昂貴不易獲得或環(huán)境非友好;很難合成出具有熱穩(wěn)定性和催化活性兼?zhèn)涞奈⒖准?jí)氧化鋁基材料等。因此，尋找價(jià)格適宜、性能優(yōu)越、環(huán)境友好的模板劑，不斷地優(yōu)化和完善其合成工藝和合

4、成路線已成為當(dāng)前亟待解決的問(wèn)題，以使其最終能達(dá)到實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用的目的。
　　本論文以非離子表面活性劑脂肪醇聚氧乙烯醚AEO-7為模板劑，采用溶劑揮發(fā)自組裝方法，成功制備出超微孔高比表面積微晶氧化鋁材料。該材料比表面積超過(guò)650 m2/g，孔分布相對(duì)集中，平均孔徑在1.0-2.0 nm之間，且具有較強(qiáng)的路易斯酸性，選區(qū)電子衍射顯示其為晶體結(jié)構(gòu)。合成所用模板劑原料廉價(jià)易得，且合成路徑簡(jiǎn)便直接，環(huán)境友好。同時(shí)，較系統(tǒng)的考察了模板劑添加量、

5、無(wú)機(jī)酸量、有機(jī)羧酸類型等因素對(duì)材料制備和孔結(jié)構(gòu)的影響。
　　在成功制備出微孔級(jí)氧化鋁基礎(chǔ)上，運(yùn)用一鍋法將Zr組分引入Al2O3的結(jié)構(gòu)中，形成復(fù)合金屬氧化物微孔材料。由于Zr組分的引入，抑制了氧化鋁的晶相轉(zhuǎn)變和晶粒團(tuán)聚，使氧化鋁的晶相在1200℃才轉(zhuǎn)變?yōu)棣?Al2O3，相對(duì)于普通γ-Al2O3在500℃左右晶相的生成，較大幅度的延遲了氧化鋁晶相的轉(zhuǎn)變溫度。微孔氧化鋁材料在600℃焙燒后，即轉(zhuǎn)變?yōu)榻榭撞牧?，而添加適量的鋯組分后，即使經(jīng)

6、過(guò)900℃焙燒，仍然能保持具有微孔結(jié)構(gòu)，從而提高了其熱穩(wěn)定性能。
　　同時(shí)，本文運(yùn)用P123和AEO-7復(fù)合模板劑成功制備出含有中微孔的氧化鋁基材料，并詳細(xì)考察了各模板劑不同含量對(duì)材料孔結(jié)構(gòu)的影響變化規(guī)律。同單一模板劑相比，復(fù)合模板劑所制備材料的熱穩(wěn)定性大大提高，900℃焙燒后，比表面積仍然有188 m2/g。并能根據(jù)實(shí)際需要通過(guò)改變不同模板劑的含量對(duì)其孔徑和孔分布進(jìn)行有效的調(diào)變。
　　采用原位合成法或浸漬法引入活性組分Cu

7、O，成功制備出超微孔基銅鋁基脫硝催化劑。并系統(tǒng)考察了不同活性組分含量催化劑的結(jié)構(gòu)和性能，及其在甲烷選擇性催化還原NO反應(yīng)中的活性及規(guī)律。氮吸附結(jié)果顯示兩種制備方法的銅鋁基催化劑主體都是微孔材料，具有高的且穩(wěn)定的催化活性。原位合成引入銅的摩爾分率不低于15％或浸漬法銅的摩爾分率不低于5％時(shí)，以甲烷(CH4)為還原劑，反應(yīng)溫度超過(guò)400℃，轉(zhuǎn)化率隨溫度的增加而明顯提高，當(dāng)溫度達(dá)到600℃時(shí)，NO的轉(zhuǎn)化率接近100％。并且在無(wú)還原劑甲烷參與的