活性氧化铝水合及抗水合研究进展
发布时间：2021-12-22 05:54
活性氧化铝性质活泼,在有水环境中会发生水合现象,使其织构性质变化,造成催化剂强度下降,导致催化剂不可逆失活。氧化铝水合过程有两种方式:氧化铝表面Al-O键水解和表面氧化铝溶解后再以水合氧化铝的形式析出。在氧化铝表面形成尖晶石结构仅可以延缓氧化铝水合;采用Si和P改性,在Al2O3表面形成稳定的Si-O-Al和P-O-Al结构,消除氧化铝表面羟基,可以有效提高Al2O3水热稳定性。
【文章来源】：工业催化. 2020,28(10)
【文章页数】：8 页
【部分图文】：
水合氧化铝制备过程
氧化铝具有多种同质多晶体，目前已发现有8种铝氧化物存在[1-2,13]。水合氧化铝受热分解一般先生成无定形氧化铝(ρ-Al2O3或a-Al2O3)，其后形成相应晶型氧化铝[13]。水合氧化铝热分解过程和氧化铝同质多晶体相变过程如图2所示。α-Al2O3是众多氧化铝晶型中热力学最稳定的一种结构，氧化铝同质多晶体受热最终都会转晶至α-Al2O3。由图2可知，勃姆石热解生成的γ-Al2O3和拜耳石热解得到的η-Al2O3晶体结构相近，随着温度升高，η-Al2O3会直接转晶至θ-Al2O3，而γ-Al2O3则会先转晶至δ-Al2O3再转晶至θ-Al2O3。三水铝石在300℃受热分解先生成大比表面积的χ-Al2O3(400 m2·g-1)，随着受热温度升高，在970℃转晶至κ-Al2O3，在1 100℃转晶至α-Al2O3。
氧化铝中除因原料和制备方法所致含有少量碱金属氧化物、铁氧化物和硫酸盐杂质外，氧化铝表面还因环境因素(温度和水蒸汽压)含有5%左右的水，它们分别通过物理吸附，化学吸附或解离后在氧化铝表面形成羟基形式存在[5,15]，如图3所示。室温下，氧化铝通过氢键作用将水分子吸附在表面，Peri J B[16]研究γ-Al2O3水合作用时发现，每1 nm2水合γ-Al2O3表面上存在13个水分子，高温处理时，水分子一部分脱附，另一部分与氧化铝反应生成羟基，随着温度继续升高，羟基通过两两缩合脱水逐渐排出体系，但即使在8 00～1 000℃的真空中，氧化铝表面仍会含有一定数量的羟基[17]。氧化铝的酸性位伴随羟基的移去而产生，γ-Al2O3的许多重要催化特性都与这些酸性位有关[16,18]。氧化铝表面羟基被认为是其B酸中心，氧化铝表面相邻的两个羟基受热脱水后构成Al-O-Al桥键是其L酸中心。Peri J B[19]认为氧离子构成了氧化铝(100)晶面的第一层，铝离子和氧离子按氧化铝中Al-O物质的量比构成第二层。完全水合后，每个铝离子连接一个羟基，受热脱水时，羟基两两缩合脱除一分子水，并在氧化铝表面形成一个裸露的铝离子，其可以吸附水、氨等多电子化合物，因此呈现出L酸特征，当其与羟基相连时则表现出B酸特征。
【参考文献】：
期刊论文
[1]Ni/SiO2-Al2O3催化剂在水相加氢体系中的活性及稳定性研究[J]. 亢丽娜,郭江渊,张鸿喜,李海涛,徐亚琳,赵永祥. 分子催化. 2014(02)
[2]磷改性对γ-Al2O3酸性和催化活性的影响[J]. 唐莉,孙雪芹,刘丛华,丁伟,黄校亮,高雄厚. 应用化工. 2012(10)
[3]炭对γ-Al2O3水热稳定性的影响[J]. 刘海龙,陈昊然,王会娟,焦红权,徐亚琳,李海涛. 山西化工. 2012(04)
[4]助剂对Ni/γ-Al2O3催化剂活性和抗水合性能的影响[J]. 孙自瑾,李海涛,徐亚琳,吴君璧,赵永祥. 工业催化. 2012(05)
[5]硅改性对工业氧化铝材料结构及裂化性能的影响[J]. 郑金玉,罗一斌,慕旭宏,舒兴田. 石油学报(石油加工). 2010(06)
[6]磷改性ZSM-5沸石水热稳定性提高的理论研究[J]. 杨静,孙淮. 中国科学（B辑:化学）. 2008(10)
[7]氧化铝载体的水合、烧结实验研究[J]. 张俊,王俊杰,方贤深. 化学推进剂与高分子材料. 2008(02)
[8]铝氧化物-水界面化学及其在水处理中的应用[J]. 王东升,杨晓芳,孙中溪. 环境科学学报. 2007(03)
[9]Ce和Mg改性的γ-Al2O3负载Pt催化剂催化乙二醇水相重整制氢[J]. 白赢,卢春山,马磊,陈萍,郑遗凡,李小年. 催化学报. 2006(03)
[10]铝电解电容器阳极氧化铝膜的耐水合处理[J]. 蒋美连,冯哲圣,陈金菊,杨邦朝. 电子元件与材料. 2005(08)
本文编号：3545875
【文章来源】：工业催化. 2020,28(10)
【文章页数】：8 页
【部分图文】：
水合氧化铝制备过程
氧化铝具有多种同质多晶体，目前已发现有8种铝氧化物存在[1-2,13]。水合氧化铝受热分解一般先生成无定形氧化铝(ρ-Al2O3或a-Al2O3)，其后形成相应晶型氧化铝[13]。水合氧化铝热分解过程和氧化铝同质多晶体相变过程如图2所示。α-Al2O3是众多氧化铝晶型中热力学最稳定的一种结构，氧化铝同质多晶体受热最终都会转晶至α-Al2O3。由图2可知，勃姆石热解生成的γ-Al2O3和拜耳石热解得到的η-Al2O3晶体结构相近，随着温度升高，η-Al2O3会直接转晶至θ-Al2O3，而γ-Al2O3则会先转晶至δ-Al2O3再转晶至θ-Al2O3。三水铝石在300℃受热分解先生成大比表面积的χ-Al2O3(400 m2·g-1)，随着受热温度升高，在970℃转晶至κ-Al2O3，在1 100℃转晶至α-Al2O3。
氧化铝中除因原料和制备方法所致含有少量碱金属氧化物、铁氧化物和硫酸盐杂质外，氧化铝表面还因环境因素(温度和水蒸汽压)含有5%左右的水，它们分别通过物理吸附，化学吸附或解离后在氧化铝表面形成羟基形式存在[5,15]，如图3所示。室温下，氧化铝通过氢键作用将水分子吸附在表面，Peri J B[16]研究γ-Al2O3水合作用时发现，每1 nm2水合γ-Al2O3表面上存在13个水分子，高温处理时，水分子一部分脱附，另一部分与氧化铝反应生成羟基，随着温度继续升高，羟基通过两两缩合脱水逐渐排出体系，但即使在8 00～1 000℃的真空中，氧化铝表面仍会含有一定数量的羟基[17]。氧化铝的酸性位伴随羟基的移去而产生，γ-Al2O3的许多重要催化特性都与这些酸性位有关[16,18]。氧化铝表面羟基被认为是其B酸中心，氧化铝表面相邻的两个羟基受热脱水后构成Al-O-Al桥键是其L酸中心。Peri J B[19]认为氧离子构成了氧化铝(100)晶面的第一层，铝离子和氧离子按氧化铝中Al-O物质的量比构成第二层。完全水合后，每个铝离子连接一个羟基，受热脱水时，羟基两两缩合脱除一分子水，并在氧化铝表面形成一个裸露的铝离子，其可以吸附水、氨等多电子化合物，因此呈现出L酸特征，当其与羟基相连时则表现出B酸特征。
【参考文献】：
期刊论文
[1]Ni/SiO2-Al2O3催化剂在水相加氢体系中的活性及稳定性研究[J]. 亢丽娜,郭江渊,张鸿喜,李海涛,徐亚琳,赵永祥. 分子催化. 2014(02)
[2]磷改性对γ-Al2O3酸性和催化活性的影响[J]. 唐莉,孙雪芹,刘丛华,丁伟,黄校亮,高雄厚. 应用化工. 2012(10)
[3]炭对γ-Al2O3水热稳定性的影响[J]. 刘海龙,陈昊然,王会娟,焦红权,徐亚琳,李海涛. 山西化工. 2012(04)
[4]助剂对Ni/γ-Al2O3催化剂活性和抗水合性能的影响[J]. 孙自瑾,李海涛,徐亚琳,吴君璧,赵永祥. 工业催化. 2012(05)
[5]硅改性对工业氧化铝材料结构及裂化性能的影响[J]. 郑金玉,罗一斌,慕旭宏,舒兴田. 石油学报(石油加工). 2010(06)
[6]磷改性ZSM-5沸石水热稳定性提高的理论研究[J]. 杨静,孙淮. 中国科学（B辑:化学）. 2008(10)
[7]氧化铝载体的水合、烧结实验研究[J]. 张俊,王俊杰,方贤深. 化学推进剂与高分子材料. 2008(02)
[8]铝氧化物-水界面化学及其在水处理中的应用[J]. 王东升,杨晓芳,孙中溪. 环境科学学报. 2007(03)
[9]Ce和Mg改性的γ-Al2O3负载Pt催化剂催化乙二醇水相重整制氢[J]. 白赢,卢春山,马磊,陈萍,郑遗凡,李小年. 催化学报. 2006(03)
[10]铝电解电容器阳极氧化铝膜的耐水合处理[J]. 蒋美连,冯哲圣,陈金菊,杨邦朝. 电子元件与材料. 2005(08)
本文编号：3545875
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