活性氧化铝的制备

活性氧化铝的制备

一、实验目的

1、通过铝盐与碱性沉淀剂的沉淀反应，掌握氧化铝催化剂和催化剂载体的制备过程。

2、了解制备氧化铝水合物的技术和原理。

3、掌握活性氧化铝的成型方法。

二、实验原理

活性氧化铝(γ-A l2O3)是一种多孔性,高分散度的固体物料，具有表面积大、吸咐性能好、表面酸性、热稳定性良好的特点，可作为多种化学反应的催化剂及催化剂载体。除此之外，它还广泛用于石油、国防、化肥、医药、卫生等部门。学习有关γ-A l2O3的制备方法，对掌握催化剂制备有重要意义。

催化剂或催化剂载体用的氧化铝，在物性和结构方面都有一定要求。最基本的是比表面积、孔结构、晶体结构等。例如，重整催化剂是将贵重金属铂、铼载在γ—Al2O3或η—Al2O3上。氧化铝的结构对反应活性影响极大，载于其他形态的氧化铝上，其活性是很低的，如烃类脱氢催化剂，若将Cr—K载在γ—Al2O3或η—Al2O3上，活性较好，而载在其他形态氧化铝上，活性很差。这说明它不仅起载体作用，而且也起到了活性组分的作用，因此，也称这种氧化铝为活性氧化铝。α—Al2O3在反应中是惰性物质，只能作载体使用。制备活性氧化铝的方法不同，得到的产品结构亦不相同，其活性的差异颇大，因此制备中应严格掌握每一步骤的条件，不应混入杂质，尽管制备方法和路线很多，但无论哪种路线都必须制成氧化铝水合物（氢氧化铝），再经高温脱水生成氧化铝。自然界存在的氧化铝或氢氧化铝脱水生成的氧化铝，不能作载体或催化剂使用，这不仅因杂质多，主要是难以得到所要求的结构和催化活性。为此，必须经过重新处理，可见制备氧化铝水合物是制活性Al2O3的基础。

氧化铝水合物经X射线分析，可知有多种形态，通常分为结晶态和非结晶态。结晶态中有一水和三水化物两类形体；非结晶态则含有无定形和结晶度很低的水化物两种形体，它们都是凝胶态。可总括为下述表达形式：

制备水合氧化铝的方法很多，其中有以铝盐、偏铝酸钠、烷基铝、金属铝、拜耳氢氧化铝等为原料，并控制温度、pH值、反应时间、反应浓度等操作，得到均一的相态和不同的物性。通常有以下几种方法：

（1）以铝盐为原料

用AlCl3•6H2O，Al2(SO4)3•18H2O，Al(NO3)3Cl3•9H2O，KAl (SO4)4•24H2O等的水溶液与沉淀剂—氨水、NaOH、Na2CO3等溶液作用生成氧化铝水合物。

球状活性氧化铝以三氯化铝为原料有较好的成型性能。实验多使用该法制备水合氧化铝。

（2）以偏铝酸钠为原料

偏铝酸钠可在酸性溶液作用下分解沉淀析出氢氧化铝。此原料在工业生产上较经济，是常用的生产活性氧化铝的路线，但常因混有不易脱除的Na+，故常用通入CO2的方法制各种晶型的Al(OH)3。

或

（3）醇铝法

工艺上，将纯铝片直接加入异丙醇反应，生成异丙醇铝。通入180℃的水蒸汽，保持水解温度175℃，使异丙醇铝水解，生成水合氧化铝，经熟化，过滤，于100 ℃干燥，500℃活化，得到γ—Al2O3。此法制备得到的活性氧化铝纯度

高, 活性好，比表面积大，而且不含电解质，但制备方法相对复杂。反应方程如下：

制备过程中有Al3+和OH—存在是必要的，其他离子可经水洗被除掉。另外还有许多方法，它们都是为制取特殊要求的催化剂或载体而采用的。制备催化剂或载体时，都要求除去S、P、As、Cl等有害杂质，否则催化活性较差。

本实验采用铝盐与氨水沉淀法。将沉淀物在pH=8~9范围内老化一定时间，使之变成α—水铝石，再洗涤至无氯离子。经干燥、灼烧得到γ—Al2O3。上述过程可用如下框图表示。

三、实验仪器与试剂

仪器：烧杯、玻璃棒、恒温水浴锅、分析天平、布氏漏斗、抽滤瓶、X—射线衍射仪、比表面积和孔隙度分析仪

试剂：六水三氯化铝、氨水、PH试纸、

四、实验步骤

五、实验结果与讨论

Pattern List

Visible Ref.Code Score Compound Name Displ.[°2Th] Scale Fac.

Chem. Formula *

00-001-1303 69 Aluminum Oxide 0.000 1.021 Al2O3

灼烧产物的XRD检测结果

根据该图与XRD数据库对照可知，该产品为我们所要制备的

γ—A l2O3。由比表面积和孔隙度分析结果可知，该化合物的BET表

面积为207.0012m2/g,微孔体积（t—Plot microspore volume）为

0.002086cm3/g,孔径为7.12661nm。

参考文献

【1】任岳荣. 无机盐工业. 1989，（1），30

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【4】朱洪法. 催化剂成型. 北京：中国石化出版社，1992

【5】郭秋宁.活性氧化铝的性质、制备及应用.广西化工，1996（4）：31~34

【6】何德辉等. 固体催化剂. 北京: 化学工业出版社, 1983

【7】王文兴. 工业催化. 北京: 化学工业出版社,1978

【8】张高良. 工业催化剂的生产. 北京: 化学工业出版社, 1988