一文了解氧化铝载体的应用领域及其制备方法

氧化铝载体是指白色粉末状或已成型的氧化铝固体，是一类使用最为广泛的催化剂载体，约占工业上负载型催化剂的70%，比如在加氢精制、加氢裂化、催化重整制芳烃、催化燃烧、甲烷水蒸气重整制氢、乙烯环氧化反应和汽车尾气控制等领域。催化剂载体的常用形状包括：柱状、环状、球状、压片状、颗粒状以及挤条状等等。一般其分为以下几类：高温氧化铝载体；相互作用型载体；起协同作用或双功能载体。以下为几个应用方向。

1、在汽车尾气催化剂载体中的应用

汽车尾气所排放的主要污染物为：CO，NOx，CxHy和Pb等，NOx和碳氢化合物受强紫外线照射后，还会产生新的二次污染—光化学烟雾，由光化学烟雾所造成的直接或间接经济损失都很大。避免产生光化学烟雾的重要途径是对汽车排放尾气进行前期治理。目前的最好办法是在汽车尾气排放管上安装催化装置，使不饱和的炭氢化合物、氮氧化合物转变为饱和的化合物，而氧化铝正是此转化过程催化剂的优良载体。

2、在草酸酯合成催化剂中的应用

CO气相偶联合成草酸酯工艺的关键技术是高效催化剂的研制，氧化铝是该反应中应用最广泛的催化剂载体材料之一。制备合适的氧化铝载体是开发CO气相偶联合成草酸二甲酯用催化剂的核心性能，优异的氧化铝可提高催化剂的活性和选择性。

3、在催化裂化(FCC)催化剂中的应用

活性氧化铝是一种重要的基质材料，作为固体酸添加到裂化催化剂基质中，不仅可以改善基质活性，而且可以充分利用对高岭土和分子筛的粘结作用，制备出具有基质活性和较好抗磨性的催化剂。

氧化铝载体的制备方法

氧化铝载体的制备过程很大程度上决定了其孔结构的分布。氧化铝载体制备方法主要有两种：拟薄水铝石脱水法和溶胶—凝胶法。

1、拟薄水铝石脱水法

拟薄水铝石脱水方法是将拟薄水铝石在高温下煅烧，脱去水后形成氧化铝。根据原料不同，可分为沉淀法、碳化法和醇铝水解法。

（1）沉淀法

沉淀法是制备拟薄水铝石的常见方法，根据沉淀剂不同可分为碱沉淀法和酸沉淀法。具体制备过程为：以铝盐或铝酸盐为原料，用碱从铝盐溶液中沉淀出一水合氧化铝(碱沉淀)，或用酸从铝酸盐溶液中沉淀出一水合氧化铝(酸沉淀)，沉淀物经洗涤、干燥、煅烧后获得拟薄水铝石。

（2）碳化法

碳化法是利用CO2和偏铝酸钠反应制备拟薄水铝石，反应如下：

水合氧化铝Al(OH)3经老化后可得拟薄水铝石。

（3）醇铝水解法

醇铝水解法广泛用于制备高纯度拟薄水铝石。该方法通过醇铝水解形成一水合氧化铝，经老化、过滤、干燥，即可得拟薄水铝石，产品纯度高、结晶度较好，且粒径均一、孔径分布集中，由完整度高的球形颗粒聚集而成。但该工艺较复杂，且所用有机溶剂有一定的毒性，难回收。

2、溶胶—凝胶法

随着对材料合成工艺研究的不断深入，溶胶—凝胶法载体制备发展迅猛。溶胶—凝胶法是以金属有机化合物或无机盐为前驱体，加入纯水或有机溶剂配成溶液，反应后形成溶胶，溶胶经凝胶化、干燥、焙烧等步骤，最终得到氧化铝。

综上所述，氧化铝制备工艺目前依旧是在传统工艺(拟薄水铝石脱水法)上改进，其中碳化法因经济环保，成为生产工业氧化铝的主要方法。溶胶—凝胶法所制氧化铝具有更均一的孔径分布，受到重视，是一种具有潜力的方法，但需改良制备工艺才能实现工业应用。

氧化铝载体的扩孔方法

随着石油越来越劣质，重质/劣质大分子成分越来越多，需对氧化铝进行改性以达到高效的催化性能。

加氢催化过程中，使用不同孔径的催化剂处理不同馏分的油品。处理重质油品时，大分子穿过孔道到达活性位点是控速步骤，因此需扩大氧化铝载体孔道。扩孔可使大分子更易穿过(降低传质阻力)，充分利用载体的活性位点，增强抗结焦能力。但目前市场上多数氧化铝为小孔径(小于10nm)，孔径分布单一且较宽，反应过程中小孔会限制物质传输，易发生结焦，降低催化剂寿命，无法满足需求。因此制备适宜的大孔氧化铝载体受到越来越多关注。控制氧化铝孔结构的主要方法有自组装法、水热处理法和扩孔剂法等。

结束语

随着氧化铝载体在化工、环保领域中应用的不断扩展，对氧化铝的制备工艺更新，开发低成本、绿色环保的工艺，对氧化铝的孔径和孔径分布进行控制，提高氧化铝的热稳定性，制备纳米氧化铝，可以使氧化铝载体更好地满足实际生产需要。

参考来源：

[1]孙克宁等.氧化铝载体改性及其应用研究进展

[2]李强.活性氧化铝在FCC催化剂中的应用研究

[3]李凯歌等.氧化铝载体在草酸酯合成催化剂中的应用

[4]陈玮等.氧化铝在汽车尾气催化剂载体中的应用研究

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