当前位置:文档之家› 氧化铝催化剂

氧化铝催化剂

综述1荧光粉原料的氧化铝的制备氧化铝是固相法合成铝酸盐基质荧光粉,如:PDP蓝色和绿色荧光粉的主要原料,其物理特性不仅直接影响荧光粉的颗粒及形貌,而且还对荧光粉的光学性能、稳定性及光衰等特性影响很大。

作为荧光粉原料的氧化铝,除了要求其纯度高外,还要求其具有结晶良好、粒径较小且分布均匀、颗粒形貌较好、比表面积小等特性。

目前,该类氧化铝主要由硫酸铝铵或碳酸铝铵热分解法、改良的#$%$& 法或醇盐水解等方法制备,但生产出来的氧化铝粉一般为无定型硬团聚颗粒,粒径分布宽、比表面积过大且反应活性低,以此为原料烧制的荧光粉颗粒大小和形貌不易控制,而且存在发光效率较差、光衰性能不佳等问题。

因此,改善氧化铝的粒径及形貌等特性,制备出优良的荧光粉原料,对提高铝酸盐基质荧光粉的品质具有重要意义。

采用化学沉淀法制备碳酸铝铵前驱体,高温煅烧分解制得了α-Al2O3。

通过严格控制沉淀条件,获得了结晶碳酸铝铵沉淀,成功克服了常规制备方法中容易产生的胶状沉淀现象,煅烧后得到超细分散的α-Al2O3粉末。

同时,通过添加晶体生长促进剂的方法,成功控制了氧化铝颗粒的大小和形貌。

通过调节晶体生长促进剂的加入量,获得了从300nm直至8μm以上近似六角形的α-Al2O3分散颗粒,可以满足不同粒径荧光粉的要求。

2高比表面积窄孔分布氧化铝的制备氧化铝用作催化剂和催化剂载体,因其具有特殊的结构和优良的性能,使之在许多催化领域,特别是在石油的催化转化过程中得到了广泛的应用. 因此,人们对氧化铝的制备、结构和性能等方面的研究也日益深入. 在石油的催化转化方面,近年来由于重渣油加工技术的开发,对加工过程中的催化剂载体氧化铝又提出了许多新的要求. 例如,渣油的加氢脱硫和脱金属要求适中的表面积及一定比例的大孔和小孔分布;加氢脱氮催化剂则要求能均匀负载高金属含量的高比表面积、大孔体积及适当比例的中、小孔结构,并提出集中孔的观点. 但是,如何获得这种性能好又有实用价值的氧化铝载体,研究报道较少. 本文采用pH 摆动法制备了这种氧化铝,考察了沉淀剂、沉淀温度及沉淀时酸侧pH值对氧化铝物性的影响,并对pH 摆动法与等pH 沉淀法的结果进行了比较. 氧化铝的孔结构决定于其前身拟薄水铝石的形貌、粒子大小和聚集状态. 因此,要获得孔径相对集中的氧化铝载体,沉淀的拟薄水铝石粒子的大小必须均匀. 然而,在传统的制备方法中,不论是等pH的并流,还是变pH 的沉淀,虽然通过改变制备条件或添加组分可以获得高比表面积和大孔结构的样品,但最初沉淀的粒子在其后50 ~ 70 C的高温沉淀过程中,粒子迅速长大并聚集,不可避免地囊括进大小不等的小晶粒和无定形结构,故很难得到均匀的沉淀粒子. 为了改变这种状态,Ono 等发表了一种新的方法,称为pH 摆动法. 即沉淀时的pH 值在酸碱之间交替改变,碱侧沉淀酸侧溶解,溶解囊括在结晶拟薄水铝石中的无定形氢氧化铝,待再加碱时就会沉淀在已生成的拟薄水铝石结晶粒子上. 如此循环可望生成晶体粒子相对均匀、孔径相对集中的氧化铝. 由文献所列结果看,pH 值摆动范围为2~ 10 时,摆动3 次可获得最佳的集中孔分布,此时孔体积为0 . 59 mI / g,比表面积为295 m2 / g;摆动9次时,孔体积可达1 . 02 mI / g,但比表面积下降至239 m2 / g . 尽管如此,他们提供了一个可借鉴的新思路和方法.3超细氧化铝的制备方法:超细材料具有小尺寸效应、表面与界面效应、量子尺寸效应等独特的性质,被广泛地应用在催化、储氢、气敏、光学、电磁学等方面,是材料科学中最为活跃的研究领域之一。

超细氧化铝作为一种良好的催化剂载体,具有比表面大、强度高、制备工艺简单等优点。

溶胶凝胶法(sol-gel)是制备金属氧化物超细粒子的重要方法。

曾文明等以醇铝为原料制备了氧化铝纳米粉;陈忠等用硝酸铝为原料、柠檬酸作配体制备了超细高纯氧化铝,并对其制备条件进行了详细研究。

在溶胶凝胶法的基础上,发展了多种负载型超细粒子催化剂。

笔者采用溶胶凝胶法结合超临界干燥法在不同条件下制备氧化铝超细粒子(SFAP),同时结合普通干燥法制备氧化铝粉体(alumina particles,AP)。

分别以氧化铝超细粒子和氧化铝粉体为载体,采用等体积浸渍法制备负载型Co-Mo/SFAP和Co-Mo/AP加氢脱硫催化剂,以二苯并噻吩为模型化合物对催化剂的加氢脱硫活性进行评价,并考察载体的尺寸效应和孔径效应对催化活性的影响。

4一种新的Al2O3制备方法γ-Al2O3是应用最广泛的工业催化剂载体.制备γ-Al2O3。

的通常方法是先制取拟薄水铝石(或称假一水软铝石)再于一定温度下煅烧转化为γ-Al2O3.所以制备γ-Al2O3。

的步骤包括:沉淀(成胶)—老化—过滤—洗涤—干燥—粉碎—成型—煅烧等,制备周期较长、且洗涤液中含有Cl-、NO3-、SO4-和Na+等离子.这类洗涤液若直接排放将污染环境;若要处理将增加生产成本.本研究的目的是探索一种新的γ-Al2O3制备方法,该方法的基本思路是:1)改变以酸碱中和反应生成沉淀的技术方案,采用浓缩溶液生成沉淀的新技术路线.2)沉淀物与其他离子的分离不是用通常的过滤洗涤法,而是用加热驱除法.在本制备方法中,由于沉淀是在较低pH(≤4.O)下析出,故所得沉淀为无定型氢氧化铝,煅烧后所得γ-Al 2O 3总孔体积较小.所以,为了制得较大总孔体积的γ-Al 2O 3可在溶液中加入扩孔剂.通过实验选择可与Al 3+络合的草酸铵为扩孔剂,并考察草酸铵加入量对γ-Al 2O 3产品性质的影响,试验结果列于表1.从表1可以看出:成型压力为10 kN 时,不加草酸铵的样品总孔体积仅为0.567cm 3·g -1,孔隙率仅为60.0 %.随着草酸铵加入量的增加,产品的总孔体积与孔隙率逐渐增大.当草酸铵的加入量为0.10 mol 时,样品的总孔体积和孔隙率达到最大,分别为1.143cm 3·g -1和81.4%;继续增加草酸铵的加入量,样品的总孔体积和孔隙率有所下降,其表观原因是,草酸铵含量较高的片剂样品(DA-04和DA-O5)在550℃ 下煅烧后,体积收缩程度较大,密度变大,致使孔隙率变小.在本方法中,由于沉淀物不经洗涤,含有大量的氯化铵,在压片成型之前必须通过加热将其分解,成型后再根据产品性质要求进行更高温度的煅烧.本文主要考察成型前分解温度对产品性质的影响.结果列于表2由表2可见,分解温度较低时,成型后片剂密度较大,而550℃煅烧后γ-Al 2O 3片剂密度变小,这是压片前粉料中NH 4Cl 尚未分解完全的缘故. 此外,分解温度较低时,片剂总孔体积较大,骨架密度降低,故其压碎强度也降低,而孔隙率(θ)却基本不受分解温度的影响.因此,可根据对产品的性质要求,选择合适的分解温度.5超临界法制备γ-Al2O3在410℃或更高温度的超临界水中,通过连续水热作用的流动反应体系一步快速合成了γ-Al2O3纳米颗粒。

该法以Al(N03)3·9H2O为铝源,在400~500℃、25~35MPa的超临界水条件下,控制合成时间在63ms~3s之间,则合成产品的比表面积在250~415m2/g之间,平均粒径为4nm。

该方法中脱水过程的快速进行是实现从薄水铝石到了γ-Al2O3转变的关键技术,在温度梯度只有lO℃时,水的密度就从0.357g/cm3降到0.251g/cm3,并且其最终产品性能受合成时水溶液密度、温度和pH值等因素的影响较大。

也有人认为γ-Al2O3是由于A1(NO3)3·9H2O在超临界水中的快速分解所形成。

6一步湿化学法制备γ-Al2O3采用一步湿化学法合成了自封装和有中空结构的γ-Al2O3。

所用原料为硫酸铝和四氢呋喃,加入尿素和蒸馏水,所得的胶体在15O℃下保温24h,再冷却、洗涤,然后在800℃煅烧2h,所得产品的形态和微观结构都较好,比表面积约为116.9m2 /g。

其首次报道了γ-AlOOH的合成和γ-Al2O3架构与自封装。

带有自封装和中空结构的γ-AlOOH可以选择性地在原来位置构筑成坚固的纳米一片状结构,其主要反应为:由此可以看出,产品的最终性能受尿素浓度及pH值的影响较大。

在水热过程中,尿素分解成CO2和NH3,式(2)生成的0H-与Al3+反应,所生成的Al(OH)3。

分子簇可分解成AlO0H分子簇。

新形成的Al00H分子簇可与溶液中的两性分子聚合物生成有机一无机复合胶体,此胶体可自发地聚集形成球形聚合物。

当尿素浓度较低时,由于pH值较低,使得介质的饱和度也很低,晶体取向生长受到限制,均匀的AlOOH簇继续聚集,从而导致聚合球体的形成;随着尿素浓度的增加,溶液中氢氧根离子增多,聚合加剧,纳米晶体开始取向生长,在AlOOH颗粒表面上,优先从热力学上活性最强的簇中生成纳米-片状A1OOH结构。

随后,自封装结构形成并得到良好保持,直至煅烧后尿素分解形成介孔γ-Al2O3颗粒。

7水银介导法制备γ-Al2O3采用水银介导法合成纳米氧化铝纤维,在850℃下焙烧2h,无定形的纳米氧化铝纤维转变为γ-Al2O3纳米纤维。

其生长机理可以描述为:铝在被湿润的汞膜逐渐溶解的同时被大量地氧化而逐渐形成了γ-Al2O3反应平衡式为:合成过程中,水银是通过氯化汞和铝的复分解反应(式(5))产生的,铝原子不断地溶解到汞中并扩散到汞合金和空气的界面上,并与氧气与空气中的水分反应(式(6)),最终形成γ-Al2O3纳米纤维,且铝的纯度越高,所得产品的比表面积越大,粒径越小。

8爆轰法制备γ-Al2O3制备纳米氧化铝的另一经典方法就是爆轰法。

李瑞勇等l2 采用该方法通过控制药剂含量(硝酸铝和黑炸药)和爆炸条件合成了晶粒度非常均匀的γ-Al2O3纳米颗粒。

该法是将分析纯的硝酸铝和黑炸药混合均匀后放入爆炸容器中,利用雷管引爆,然后将气体通过滤纸过滤后,收集产品。

对产品进行分析后发现,氧化铝颗粒是在爆轰反应区内凝聚生长而成的,所得产品晶粒的大小与爆轰反应区的长度有关,有可能通过控制爆轰反应区的参数来控制氧化铝颗粒的尺度。

该法所得到的γ-Al2O3纳米颗粒粒度均匀,但其比表面积和孔体积均较小,使得此类方法在合成高比表面积γ-Al2O3中的应用受到限制。

参考文献董岩,蒋建清等,作为荧光粉原料的氧化铝的制备及其形貌控制[J]2004.4.23王俊娥,周秋生,刘桂华,高比表面积γ-Al2O3的制备研究进展[J]。

相关主题