有序介孔氧化鋁的合成及其熱穩(wěn)定性能研究.pdf

1、介孔氧化鋁以其具有優(yōu)異的結(jié)構(gòu)性質(zhì)和表面酸堿性在吸附劑,催化劑和催化劑載體等領(lǐng)域有著廣泛應(yīng)用。因此,對(duì)介孔氧化鋁的合成研究一直都是人們的研究熱點(diǎn)之一。研究的主要目標(biāo)是提高氧化鋁的比表面積和熱穩(wěn)定性。目前,介孔氧化鋁的制備方法主要有溶膠凝膠法,沉淀法,陰陽離子雙水解法,溶劑熱合成,微乳液法,高溫噴射分解等。這些研究取得了有價(jià)值的成果,但是上述方法制備得到的氧化鋁比表面積一般小于400 m2/g,且熱穩(wěn)定性不高。為了提高其熱穩(wěn)定性,人們對(duì)氧化

2、鋁在高溫下相變過程進(jìn)行了研究。研究表明,氧化鋁高溫?zé)Y(jié)的本質(zhì)是由于相鄰氧化鋁顆粒羥基之間的脫水和α-Al2O3的成核化。研究發(fā)現(xiàn)有序介孔氧化鋁具有有序的介孔結(jié)構(gòu)和大的孔容積,在很大程度上提高了氧化鋁的熱穩(wěn)定性。這可能是源于有序介孔氧化鋁能降低相鄰氧化鋁顆粒之間的接觸,減小α-Al2O3的成核化速率。目前,有序介孔氧化鋁的合成方法主要有硬模板法和溶膠凝膠法兩種,但國(guó)內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道并不多,其主要原因是由于硬模板法合成條件嚴(yán)格,過程復(fù)雜,耗

3、時(shí)長(zhǎng)；而以鹽酸為酸度調(diào)節(jié)劑的溶膠凝膠法在有序介孔結(jié)構(gòu)的形成過程中需要界面保護(hù)劑的保護(hù),但合成中面臨界面保護(hù)劑不易選擇的問題,研究結(jié)果不理想。因此,本文將采用溶膠凝膠法合成有序介孔氧化鋁,圍繞界面保護(hù)劑的影響問題開展以下方面的研究:
　　 (1)采用溶膠凝膠法,P123為模板劑合成有序介孔氧化鋁,研究不同種類界面保護(hù)劑對(duì)所合成的有序介孔氧化鋁的比表面積和熱穩(wěn)定性的影響;(2)探討二種界面保護(hù)劑及量比對(duì)有序介孔結(jié)構(gòu)形成和生成產(chǎn)物比表

4、面和熱穩(wěn)定性的影響；(3)在上述基礎(chǔ)上將鈰和鈰鋯二種金屬氧化物負(fù)載到所合成的氧化鋁上,研究金屬氧化物的加入對(duì)氧化鋁熱穩(wěn)定性的影響。
　　 通過對(duì)以上內(nèi)容的研究,得到了以下有意義的結(jié)果:
　　 1.加入苯胺、鄰苯二胺、苯甲酸以及鄰苯二甲酸為界面保護(hù)劑均能提高所合成氧化鋁比表面積和熱穩(wěn)定性。但發(fā)現(xiàn)僅適量的鄰苯二甲酸才能合成出有序結(jié)構(gòu)的介孔氧化鋁。當(dāng)鄰苯二甲酸的加入量為n(鄰苯二甲酸)/n(Al)=0.25時(shí),所合成的氧化鋁經(jīng)

5、400℃煅燒后,其比表面積為432 m2/g,經(jīng)800℃煅燒后,比表面積仍達(dá)到了227 m2/g。
　　 2.同時(shí)加入檸檬酸和水楊酸二種界面保護(hù)劑能顯著提高所合成氧化鋁的比表面積和熱穩(wěn)定性。當(dāng)物質(zhì)的量比n(檸檬酸)/n(Al))為0.05,n(水楊酸)/n(Al)=0.05～0.15時(shí),才可合成出有序介孔結(jié)構(gòu)的氧化鋁。與加入單一組分的界面保護(hù)劑相比,同時(shí)加入檸檬酸和水楊酸兩種界面保護(hù)劑所合成產(chǎn)物結(jié)構(gòu)更為有序,比表面積和孔容積更高

6、。合成體系為0.05N+0.1S時(shí),合成產(chǎn)物經(jīng)400℃煅燒后比表面積達(dá)到了521m2/g,孔容積0.82 cm3/g。800℃熱處理后,比表面積仍達(dá)到了300 m2/g,孔容積4.4cm3/g。
　　 3.在n(檸檬酸)/n(Al)=0.05,n(水楊酸)/n(Al)=0.05的反應(yīng)體系中,加入不同量的鈰n(Ce)/n(Al)=0.02-0.12時(shí)均可得到高分散的負(fù)載二氧化鈰的有序介孔氧化鋁,鈰的加入提高了氧化鋁的熱穩(wěn)定性。