大比表面积氧化铝载体的制备与应用

氧化铝是重要的催化剂及催化剂载体，用途非常广泛。获得具有大比表面积及特定晶形和孔结构的氧化铝一直是人们研究的热点之一。DAS等将蔗糖与硝酸铝（摩尔比18）共溶后，加热除去水分再使蔗糖燃烧，得到的前体物质在600℃焙烧12h可获得比表面积为194m2/g的α-Al2O3。Mitchell等进一步增加蔗糖的加入量(蔗糖/硝酸铝摩尔比250)并采用类似的方法将所得前体在600℃焙烧24h后得到比表面积为290m2/g的γ-AlzO3。

制备方法

将0.10mol的Al(NO3)3·9H2O和0.050mol蔗糖共溶于200ml去离子水中，在电磁搅拌下滴加氨水(3mol/L)使溶液pH=5.2;此时生成大量白色胶状沉淀，在继续搅拌下于80℃水浴中老化2h,然后将胶状物在110℃干燥24h(注意:干燥过程中凝胶会燃烧冒烟,应保持通风),即得到松散的黑色前体物,研磨成粉末后,标记为BP。将0.5g的BP置于石英管中，在空气流(1L/h)中以2℃/min的速率升温至600℃,并恒温保持2和24h。为考察BP在更高温度下的热稳定性，采用相同的条件升温至700℃并焙烧2h，所得氧化铝的比表面积为367[1]。

载体氧化铝的应用

采用浸渍法制备了Nb2O5/α-Al2O3催化剂(简称催化剂)并用于环氧乙烷水合制乙二醇的反应,通过控制α-氧化铝载体中致孔剂的含量来调变载体的孔径、孔分布及比表面积;采用吡啶吸附红外光谱、氨程序升温脱附法研究了载体的比表面积及孔径对催化剂酸性及反应性能的影响。实验结果表明,产物的选择性受扩散因素及催化剂酸性的影响,而催化剂的酸量、酸密度可以通过载体氧化铝的孔径及比表面积的变化加以调控，比表面积较小及孔径较大的载体对催化剂催化环氧乙烷水合制乙二醇的反应较为有利，当载体氧化铝的比表面积小于0.80m2/g、孔径为4.00～8.00μm时,在反应温度160℃、反应压力1.5MPa、n(H2O):n(EO)=22、液态空速25h^-1的条件下,环氧乙烷的转化率大于99.8%,乙二醇的选择性超过89.9%[2]。

参考文献

[1] 王春明,赵璧英,朱月香,等. 蔗糖辅助制备大比表面积氧化铝[J]. 催化学报,2004,25(5):341-343. DOI:10.3321/j.issn:0253-9837.2004.05.002.

[2] 李应成,闫世润,杨为民,等. 载体比表面积及孔径对Nb2O5/α-Al2O3催化剂酸性及反应性能的影响[J]. 石油化工,2006,35(3):221-225. DOI:10.3321/j.issn:1000-8144.2006.03.004.