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γ-氧化铝的应用

发布日期:2020/10/25 9:02:43

背景及概述[1]

到目前为止,人们已发现氧化铝的多种结晶型态(α、β、γ、δ、θ等),其中γ-Al2O3又被称为“活性氧化铝”,它由于比表面积大、孔结构丰富、吸附性能好及表面酸性良好等特点,被广泛用作催化剂和催化剂载体以及各种行业的吸附剂和脱水剂、汽车尾气净化剂等。对于负载型催化剂来说,高比表面积和高热稳定性有利于负载更多的金属活性组元以制备活性、选择性及稳定性更好的催化剂。另一方面,适当的孔径分布,可以获取大孔容的γ-氧化铝材料,这样的材料在涉及液体反应、大分子反应等场合,可以疏通反应和产物的传递,对于提高反应物转化为目标产物具有重要意义。

γ-氧化铝及η-氧化铝总称为活性氧化铝,是典型的脱水催化剂。例如醇类催化脱水制烯烃,氨和甲醇或乙醇发生分子间脱水制甲胺或乙胺。γ-Al2O3为四方晶系,η-AI2O3为立方晶系,两者的晶格类似于尖晶石结构。工业上用氢氧化铝和碱作用变成偏铝酸钠,酸化成pH>7,在20℃下转化为假一水软铝石,再于20℃,调pH>12,得三水铝石。升温到80℃,变成薄水铝石,后者在450℃下,焙烧后转化成γ-AI2O3。γ-AI2O3和η-AI2O3除作脱水催化剂外,还可作为双功能催化剂的酸性载体。国内都有定型产品。。

应用[2,4]

γ-氧化铝是由氢氧化铝在550~800℃之间高温焙烧得到的纳米材料,工业上也叫活性氧化铝,分子式为γ-Al2O3,为白色粉末状固体,具有多孔性、比表面积高、热稳定性好、表面酸碱性适中、成本低等优点,常被用作加氢催化剂载体。

如制备γ-氧化铝负载三氯化铝催化剂,所述制备方法包括:⑴将γ-氧化铝载体进行浸渍处理:将γ-氧化铝载体在弱碱性溶液中浸渍,然后真空干燥,再进行高温焙烧;⑵将三氯化铝进行溶液固载:将无水三氯化铝在甲苯中制成溶液,然后加入活化后的氧化铝载体,在回流温度下保持一定时间,过滤除去有机溶剂,用甲苯洗涤,经真空干燥,得到目标产物,其氯含量为6.04~17.9ω%。制得的γ-氧化铝负载三氯化铝催化剂能用于催化1-癸烯齐聚反应,制得1-癸烯齐聚物。1-癸烯的转化率≥60ω%。本发明采用甲苯为溶剂,提高了三氯化铝的溶解度,固载反应效率高,实现了清洁化负载,减少了三废处理,便于工业化生产。

制备[2-3]

方法1:γ-氧化铝的制备方法,包括以下步骤:

1)在无机铝盐水溶液中加入碱溶液或酸溶液,反应后得反应浆液;

在步骤1)中,所述无机铝盐可选自硝酸铝、硫酸铝、氯化铝、偏铝酸钠等中的一种;当无机铝盐使用硝酸铝、硫酸铝或氯化铝等时,加入碱溶液;当无机铝盐使用偏铝酸钠时,加入酸溶液;所述碱溶液可选自氢氧化钠溶液等,所述酸溶液可选自硝酸溶液等;所述无机铝盐水溶液的摩尔浓度可为0.1~1M;所述氢氧化钠溶液的摩尔浓度可为1.5M;硝酸溶液的摩尔浓度可为1.5M;所述反应的pH可为6~10,反应的温度可为4~60℃,反应的时间可为15~25min;反应的pH优选为7~9,反应的温度优选25℃,反应的时间优选20min。

2)将反应浆液收集,老化、洗涤、超临界干燥得到白色粉末,即为三水铝石;三水铝石焙烧后即得高孔容γ-氧化铝。在步骤2)中,所述老化的时间可为24h;所述洗涤可采用水洗涤或有机溶剂洗涤,所述有机溶剂可选用甲醇或乙醇等;所述超临界干燥可采用超临界二氧化碳干燥,干燥的温度可为60℃,压力可为15MPa;所述焙烧的温度可为400~800℃,焙烧的时间可为2h。

方法2:一种γ-氧化铝的制备方法,包括以下步骤:

(1)将铝盐溶液通过微孔膜垂直分散至流动的偏铝酸盐溶液中,沉淀反应得到拟薄水铝石悬浮液;

(2)将所述步骤(1)得到的拟薄水铝石悬浮液进行老化,得到γ-氧化铝前驱体;

(3)将所述步骤(2)得到的γ-氧化铝前驱体焙烧,得到γ-氧化铝。制备的γ-氧化铝的TEM照片如图:

主要参考资料

[1] 化学物质辞典

[2] CN201510438176.X一种高孔容γ-氧化铝及其制备方法

[3] CN201610994166.9一种γ-氧化铝及其制备方法

[4] CN201210179628.3γ-氧化铝负载三氯化铝催化剂的制备方法和应用