γ-氧化铝的制备

γ-氧化铝的制备
一、实验目的
二、实验原理：
分别以十二烷基苯磺酸钠(DBS)、溴化十六烷基三甲铵(CTAB)和吐温-80(TW-80)为模板剂,以硝酸铝为铝源，采用溶胶-凝胶法制备介孔纳米γ-氧化铝。

用X射线衍射(XRD)、氮气吸附-脱附、透射电镜(TEM)对样品进行表征；考察了模板剂的种类及用量对产品性能的影响。

实验结果表明：采用3种不同模板剂合成的前驱体经550℃煅烧所得产物均为具有孔道结构的介孔纳米γ-氧化铝，其中采用CTAB为模板剂合成的样品其比表面积为551. 8 m2/g，平均孔径为6. 68 nm，孔径分布较窄(2~16 nm)，孔容为0. 922 cm3/g，比采用另外两种模板剂合成的样品其孔道分布更均匀,排列更规则致密，孔径分布明显变窄,比表面积有一定程度的增大。

氧化铝介孔材料在新型催化剂、高效吸附剂、分离介质等领域有巨大的应用价值,特别是在对大分子物质的催化、吸附与组装等领域有着广阔的应用前景。

随着世界原油的重质化和劣质化,在催化裂解原料中掺炼重油、渣油已成为普遍采用的加工方式,因此要求催化裂解催化剂具有可扩散重油分子的大孔,其尺寸在介孔范围。

氧化铝介孔材料由于具有较窄的孔径分布及比传统的氧化铝催化剂大的孔径和高的比表面积,因此有望取代传统的活性氧化铝而应用于大规模石油加工过程。

目前合成介孔氧化铝使用的模板剂有阳离子表面活性剂、阴*基金项目:安阳市科技攻关资助项目(2008-51)。

离子表面活性剂和非离子表面活性剂,不同的模板剂及其用量对合成的介孔材料的孔径大小及孔径分布有较大的影响。

笔者采用3种模板剂合成出比表面积在219. 68~551. 80 m2/g、平均孔径在5. 45~6. 68 nm、孔径集中分布在2 ~
10 nm、孔容在0. 310~0. 922 cm3/g的介孔纳米γ-Al2O3材料。

三、仪器与试剂
试剂：十二烷基苯磺酸钠(DBS，AR)；溴化十六烷基三甲铵(CTAB，AR)；吐温-80(TW-80，AR)；硝酸铝[Al (NO3)3·9H2O，AR ]；碳酸氢铵(NH4HCO3，AR)。

四、实验内容
用二次蒸馏水分别配制一定浓度的CTAB溶液、TW-80溶液和DBS溶液。

每种溶液各取2份，分别加入硝酸铝和碳酸氢铵固体，分别配制成质量分数为27%和12%的溶液。

将碳酸氢铵溶液缓慢滴加到剧烈搅拌的硝酸铝溶液中，当反应溶液呈溶胶状时停止滴加,继续搅拌1 h、陈化48 h。

将湿凝胶于60℃真空干燥24 h，获得干凝胶粉末。

将干凝胶粉末在550℃
焙烧3 h，用玛瑙研钵研细。

五、结论：
1）、以硝酸铝和碳酸氢铵为原料，分别以DBS、CTAB和TW -80为模板剂合成的前驱体，在陈化48 h并在550℃焙烧3 h条件下合成的产物均为具有孔道结构的介孔纳米γ- Al2O3。

2）采用CTAB为模板剂,且模板剂用量为n(Al2O3)∶n(CTAB)=1∶0. 012时，合成的介孔纳米γ- Al2O3的比表面积(551. 80 m2/g)、孔径(6. 68 nm)、孔容(0. 922 cm3/g)最大，且孔径分布较窄,集中分布在6. 24~8. 87 nm，比采用另两种模板剂合成的产物孔道分布更均匀，排列更规则致密；孔径分布明显变窄,比表面积明显增大。

以氨水和碳酸钱为沉淀剂制备氧化铝
一、实验原理：
γ-氧化铝是一种常用的催化剂载体，它具有比表面大和价廉易得等优点但对于很多高温反应体系，如汽车尾气催化净化，其热稳定性在很大程度上影响了汽车尾气净化催化剂的活性和稳定性，因此提高γ-氧化铝的高温热稳定性对保持汽车尾气净化催化剂的反应活性、延长催化剂的使用寿命非常重要。

研究表明，在γ-氧化铝中引人某些添加剂，如稀土La203,碱土BaO和SiO2等，对于阻止γ-氧化铝的高温烧结和向a相的转变，提高其稳定性非常有效。

另外，氧化铝前驱体的结构和制备方法对γ-Al2O3的比表面积和热稳定性也有很大的影响。

近年来也有一些研究将提高氧化铝的比表面积和高温稳定性的工作重点放在改进氧化铝制备方法上。

最常用的氧化铝制备方法之一是用可溶性铝盐和沉淀剂氨水反应，经一定的温度焙烧后得到γ-Al2O3这种方法制备的γ-Al2O3〕的比表面积和孔容较小，且耐高温性能也差，分别以NH4Ac和氨水作沉淀剂制备氧化铝，并对它们进行了对比，发现前者具有更高的比表面积和更好的颗粒分布，了氨水和碳酸钱两种沉淀剂对前驱物和氧化铝的影响以及两种氧化铝分别作为载体的汽车尾气净化密偶催化剂的活性和抗老化性能。

实验证明，以(NH4)2CO3，为沉淀剂制备的氧化铝具有更大的比表面积、孔容、平均孔径和更好的高温稳定性，以它作载体的催化剂具有
更好的催化活性和抗老化性能。

二、实验仪器与试剂
试剂：Al(NO3)3；氨水；HNO3；(NH4)2CO3。

仪器：恒流泵；布氏漏斗；抽虑瓶；马弗炉。

三、实验内容：
将一定量的Al(NO3)3溶液和氨水用恒流泵并流输送到烧杯中，并不断搅拌，使并流混合液的pH值保持在8.5左右，制得的凝胶经洗滤后，在90℃水浴蒸干，120℃烘干，得到的样品记为Al-AH。

将此样品于马弗炉中600℃处理2h，得到的样品记为Al-a,最后将Al-a分别在1000℃下焙烧2 h,5h,10h，得到的样品分别记为Al-b,Al-c,Al-d,
将氨水改为(NH4)2CO3溶液，制备方法和条件不变，得到的前驱物样品和氧化铝样品分别记为Al'-AC, Al'-a,Al'-b,Al'-c,Al'-d。