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械強度、較好的熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性、適宜的等電點、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，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、碳氫化合物的重整制氫、氣相油品組分的純化、汽車尾氣的凈化等反應(yīng)過程中都發(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)過對其中最常用的幾種異象體細致的考察，一般認為γ-Al2O3是最具有開發(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。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，簡單來說，其一：先將活性氧化鋁制成所需形狀后通過浸泡等方式將催化劑組分負載上去；其二：現(xiàn)將活性氧化鋁與催化劑組分混合后通過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)性以及較高的機械強度，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成為引起副反應(yīng)和選擇性下降的潛在活性源，也不會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和碳氫化合物受強紫外線照射后，還會產(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)濟損失都很大。避免產(chǎn)生光化學(xué)煙霧的重要途徑是對汽車排放尾氣進行前期治理。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。

來源:網(wǎng)絡(luò)

 

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