-fuzzy
纳米三氧化二铝的应用及研究进展
应化
100130139
吕进
摘要：
本文主要简述三氧化二铝的催化原理和他的结构、
组成。
简述其
制备的方法和表征以
及其使用情况。总的说来，三氧化二铝的制备分别有以下几中方法：
碱法生产三氧化二铝；
酸法生产三氧化二铝；
电热法生产三氧化
二铝。
三氧化二铝的性质，
包括比表面积、
孔结构、
晶体结构和形貌等，主要由其制备方法决定
.
。氧化铝包括了
α
型氧化铝和
γ
氧化铝。
关键词：
三氧化二铝，催化原理，制备，表征
，球
花型介孔
A12O3
，
X-
射线衍射
(XR
D)
，
Pt/A12O3
的制备
Nano 3 oxidation the
application and research progress
Applied Chemistry 100130139 LV Jin
Abstract:
this
paper
mainly
discusses
the
catalytic
principle
and
his
3
oxidation
2
aluminium
structure,
composition. Briefly introduces the preparation
and characterization of the method and
the
use.
On
the
whole,
the
preparation
of
the
3
oxidation
2
aluminium
respectively
in
the
following methods: 3
oxidation 2 aluminium production process; Acid
production by 3 oxidation 2
aluminium;
Electric
heating
method
production
3
oxidation
2
aluminium.
3
oxidation
the
properties,
including
specific
surface
area,
pore
structure,
crystal
structure
and
morphology,
mainly
by
its
preparation
methods
decision..
Alumina
including
α
type
alumina
and
gamma
alumina.
Key
words:
3
oxidation
2
aluminium,
catalytic
principle,
preparation,
characterization,
the
ball
pattern mesoporous
A12O3, X-ray diffraction
(XRD), Pt/A12O3 preparation
1
组成
1
活性
组分
:
三氧化二铝
2
载体
:<
/p>
负载型催化剂
3
助催化剂
:
α
-A12O3
，
γ
- A12O3
2
结构
在
α
型氧化铝的晶格中，
氧离子为六方紧密堆积，
铝离子对称地分布在氧离子围成的八
面体配位中心
3
催化原理
具有良好的孔径分布、较大的孔容和比表面积以及多种晶型的不同性能
4
制备
4.1
碱法生产
A12O3
碱法的
基本原理是使矿石中的
A12O3
与碱在一定条件下生成铝酸钠
进入溶液，从而与
二氧化硅和氧化铁等杂质分离，然后再使纯净的铝酸钠溶液分解析出<
/p>
Al(oH)3
，经高温锻烧
制得成品<
/p>
A12O3
。
碱法生
产
A12O3
又可分为拜耳法、烧结法、联合法。
4.2
酸法生产
A1203
酸法是用适当的无机酸处理矿石使产生的相应铝盐
(
如
AIC13
、
A12(S04)3
、
Al
州
03)3)
进入溶液中，矿石中的氧化硅不与酸作用而残留
于渣中
;
将铝盐进一步净化除铁后，使之分
解得到
Ab03
。该法需要昂贵的耐酸设备，且所使用的酸
回收十分困难，所以难以
用于大规模的工业化生产
4.3
电热法生产
A12O3
电热法用来处理高铁铝矿，将矿与炭还原剂配成炉料在电弧炉内高温
(2000
℃
)
下进行还原熔
炼，矿石中的氧化硅和氧化铁被还原成硅铁合金，而
A12O3
则呈熔状态的铝酸钙渣上浮，
由于比重不同而分层，所得
A12O3:
渣再用碱法处理，从中提取
A12O3<
/p>
，所得硅铁合金为成
品，目前还处于研究阶段。
< br>
4.4
Pt/A12O3
的制备
:
利用上述合成的介孔
< br>A12O3
为载体，以浓度为
7.72x10
—
2mol/L
的
H_2
PtC1_6
溶液为
R
前驱体，采用“
等体积浸渍法”制备
Pt/Al_2O_3
催化剂。合成的催<
/p>
化剂经干燥后分别于
450
℃和
550
℃焙烧
5h
。所
得催化剂根据
CS
用量不同分别记为
P
t/Al_2O_3(0.5)
和
Pt/A12O3(1.0)
，
pt
含量为
5.0(wt)%
。
5
表征
用
X-<
/p>
射线衍射
(XRD)
，氮吸附等温线，透
视电镜
(TEM)
，红外光谱，差热分析及粒度分
析等实验手段对其进行了结构表征。
(l)XRD
:
以
Cu
靶，波长入
< br>=1.5406nm
，电压为
40kV
< br>，电流为
100mA
，
DS
狭缝
:1/2
，
R
S
狭
缝
:0.3mm
< br>，
SS
狭缝
:1/2
，扫描速度
2/min
，对介孔氧化铝
(
介观结构
)
和介孔氧化
铝进行
X
射
线衍射测试。
(2)
氮吸附等温线
:<
/p>
样品的
N_2
吸附一脱附等温线用
Beekman
Coulter
SA3100
系统在液氮
(77K)
下测定。样品的比表面积使用相对压力
p/p
从
0.05
到
0.25
< br>的吸附数据，按
BTE
方程
计算
得出，在压力区间内
BTE
方程具有很好的线性相关性。采用等
温线的吸附分支数据，
按
BJH( Banett--
Joyner
—
Halenda
)
模型计算样品的孔径分布。
(3)
透视电镜
(TEM):
取少部分样品用
去离子水配制成
0.%1
的混悬液，超声振荡
< br>10min
，铜网
制样，进行透射电镜观测样品形貌、孔
径及孔径分布。
(4)TFIR:
将
介孔氧化铝
(
介观结构
)
和介孔氧化铝分别在
KBr
粉末中研磨、压片，用<
/p>
Nexus--8710(Nicolet
，
America)
红外光谱仪进行红外分析，测试范围为
400--4000cm
，分辨率为
4
cm
，测试温度为
25
℃。
(5)DS:C
以升温速率
5
℃
/min
，测温范围
50
℃一
800
℃，对
介孔氧化铝
(
介观结构
)
进行
DCS
测试。
(6)
粒度分析
:
以
蒸馏水为介质在
BT
一
9300H
型激光粒度分布仪上对所制介孔氧化铝进行粒
度分析。
(7)
为了进一步考察球花型介孔
A12O3
的孔道有序性，并确定其晶型结构，对其做了小角
和广角
XRD
表征。图
4--
7a
为样品的小角
XRI
图，其中没有
出现任何小角特征衍射峰，表
明合成的球花型介孔
A12O3<
/p>
的孔道为无序结构，这与图
4--2b
中
TEM
的表征结果一致。从
图
4--7b
可见，
球花型介孔
< br>A12O3
在
5~75
’
的广角范围内没有出现
γ
-A12O3
的特征衍射峰，
说明该球花型介孔
A12O3
的孔壁由无定型
A12O3
组成。
球花型
介
孔
A12O3
的
NH3-TPD
表征结
果
(
图
4--8)
表
明，
NH
3
脱附峰主要集
中在
150
~300
℃的低温阶段，在
400
℃左
右只有一个较弱的
NH3
脱附肩峰存在，说明合成的球花
型
A12O3
表面酸性较弱。
6
使用情况
A12O3
作为催化剂或载体主要是利用
A1203
良好的孔径分布、较
大的孔容和比表面积
以及多种晶型的不同性能。
随着石油炼制、
石油化工的发展，
金属氧化物大量用作固体催化
剂，特别是
70
年代后，
A1
2O3
在化工中的作用显得特别突出，广泛用于石油精炼、汽车尾
气处理、氮氧化物的除去、加氢催化剂、重整反应、光催化等。
传统的
A12O3
以各种晶相形式存在，适合作为工业催化
剂、催化剂载体、吸附剂和离子交
换剂，
其中
< br>γ
-A12O3
和
β
-A1203
是最重要的固体酸催化剂。
但由于某
些缺陷
(
如
:
孔径分布较
宽等
)
，传统
A12O3
的应用受到了一定的限制。介孔
A12O
3
则由于其孔道形状和大小可以