活性氧化鋁作催化劑載體在國(guó)內(nèi)外被廣泛在高溫下用作汽車尾氣催化劑,石油煉制催化劑,加氫和加氫脫硫催化劑等的載體。氧化鋁是化學(xué)鍵力很強(qiáng)的離子鍵化合物,根據(jù)其晶體結(jié)構(gòu)類型有δ-,χ-,κ-,η-,β-,γ-和α-Al2O3等多種同質(zhì)異晶體,其中主要的,也是在實(shí)際工業(yè)中得到重要應(yīng)用的是γ-Al2O3,β-Al2O3和α-Al2O3三種晶型。γ-Al2O3是目前應(yīng)用最為廣泛,擴(kuò)大表面積效果較好的涂層材料。γ-Al2O3一般通過(guò)灼燒氧化鋁的水合物(Al2O3·nH2O)而獲得。然而,通常構(gòu)成活化涂層的γ-Al2O3在800℃以上會(huì)轉(zhuǎn)變成α-Al2O3,使密度增加,表面積減少,造成孔隙結(jié)構(gòu)坍塌。并且在1200℃以上活化涂層會(huì)從載體上脫落,使氣體阻力增大,催化活性降低。加入La203能穩(wěn)定γ-Al2O3晶體結(jié)構(gòu),使活化涂層在高溫下保持穩(wěn)定,抑制活性損失。本文針對(duì)活性氧化鋁載體存在的上述問(wèn)題,對(duì)耐高溫高比表面積活性氧化鋁的制備及性能進(jìn)行了系統(tǒng)研究。在熱穩(wěn)定劑的研究過(guò)程中,發(fā)現(xiàn)La3+改性效果最佳,Ce4+次之,而Pr3+,Nd3+, Sm3+效果不佳,Er3+,Y3+最差。這次序與添加的稀土元素離子半徑大小次序La3+>�t Ce3+>Pr3+>Nd3+>Sm3+>Er3+>Y3+正好相同,表明離子半徑越大穩(wěn)定作用越好。同時(shí),離子的價(jià)態(tài)也會(huì)影響它的穩(wěn)定效果,這主要是由于離子半徑大和價(jià)態(tài)高會(huì)降低離子的移動(dòng)性,從而在高溫下能夠固定在氧化鋁的表面以阻止氧化鋁的燒結(jié)。由于La203的影響較為突出。同時(shí)其價(jià)格(每公斤30元人民幣)相對(duì)較低廉,因此應(yīng)用前景較為看好。本人確定把氧化鑭作為氧化鋁載體的最佳熱穩(wěn)定劑。在活性氧化鋁的制備方法中,主要考察了AlCl3,Al2(SO4)3,Al(NO3)3溶膠法與(NH4)Al(SO4)2,(NH4)Al(CO3)2分解法。在其他條件相同的情況下,即熱穩(wěn)定劑為L(zhǎng)a2O3,擴(kuò)孔劑分別為PEG,活性炭,EDTA,制備的氧化鋁粒子在1200℃煅燒1h。然后從DAT,SEM來(lái)分析氧化鋁粒子的活性,研究發(fā)現(xiàn)AlCl3,Al2(SO4)3與Al(NO3)3由于都采用了溶膠法,所以生產(chǎn)的氧化鋁粒子粒度大,比表面積不高；(NH4)Al(CO3)2作為一種新型的無(wú)污染原料已經(jīng)成為近期研究的熱點(diǎn),在(NH4)Al(CO3)2分解法中由于CO32-比SO42-分解溫度低,煅燒時(shí)雖然能生成小顆粒氧化鋁,但不能形成泡沫狀氧化鋁,所以(NH4)Al(CO3)2分解法形成的高溫氧化鋁的活性比溶膠法稍高；而(NH4)Al(SO4)2分解法在高溫處理過(guò)程中形成了泡沫狀的氧化鋁結(jié)構(gòu),相比其他制備方法,(NH4)Al(SO4)2分解法制備的高溫氧化鋁顆粒最小,活性最高,比表面積最大,因此確定硫酸鋁銨為最佳制備耐高溫高比表面積活性氧化鋁的試劑。在低溫活性氧化鋁的制備過(guò)程中,添加劑磷酸鹽與硅酸鹽能有效地提高氧化鋁的活性。因此,在制備耐高溫高比表面積活性氧化鋁的過(guò)程中,加入添加劑磷酸鹽與硅酸鹽,通過(guò)DAT, SEM來(lái)分析氧化鋁粒子的活性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明通過(guò)加入添加劑磷酸鹽和硅酸鹽后,雖然提高了氧化鋁的比表面積,但提高的幅度很小,沒有達(dá)到活性氧化鋁應(yīng)有的比表面積。因此,使用添加劑的方法不適用于耐高溫活性氧化鋁的制備。常用的擴(kuò)孔劑如(NH4) 2CO3, PEG,活性炭,EDTA等,雖然能有效地提高活性氧化鋁的活性,但在制備耐高溫高比表面積活性氧化鋁的過(guò)程中,作用不大,最主要原因在于擴(kuò)孔劑的分解溫度太低。本實(shí)驗(yàn)通過(guò)合成含有[La(EDTA)]的固體為擴(kuò)孔劑,通過(guò)對(duì)擴(kuò)孔硫酸鋁銨的實(shí)驗(yàn)中,經(jīng)過(guò)DAT, SEM分析得出以下結(jié)論：合成出含有[La(EDTA)]的固體的高溫?cái)U(kuò)孔劑,采用固體與固體混合的方法,所有實(shí)驗(yàn)樣品的大孔結(jié)構(gòu)增加,導(dǎo)致它們?cè)?200℃的高溫下同樣有著較大的比表面積。掃描電鏡顯示在高溫下氧化鋁為具有10-30um大孔徑的多孔網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。合成出在1200℃煅燒1h四個(gè)試樣的比表面積都在120m2/g以上,其中x([La(EDTA)]-)=l%的樣品的比表面積達(dá)150.36 m2/g,與相同的文獻(xiàn)資料相比高出很多。耐高溫高比表面積活性氧化鋁的制備采用硫酸鋁銨熱解的方法。熱穩(wěn)定劑為L(zhǎng)a2o3,La2O3與A1203的摩爾分?jǐn)?shù)為1：100；擴(kuò)孔劑為EDTA與熱穩(wěn)定劑合成的化合物H[La(EDTA)]·6H2O晶體,其與熱穩(wěn)定劑的摩爾分?jǐn)?shù)為1：1。