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介孔氧化铝具有比表面积大、孔径分布窄且孔道结构有序等优点,在吸附剂和催化剂载体等领域应用广泛,受到研究者的广泛关注。制备介孔氧化铝的原料一般有无机铝源和有机铝源,采用有机铝源作为原料,存在生产成本高、工艺条件苛刻和产率低等问题。本文以廉价的无机铝盐为铝源,采用碱沉淀法制备氧化铝,考察了反应条件对氧化铝的晶型、比表面积、孔结构和形貌的影响,获得了较佳的氧化铝制备条件,为费托合成负载型钴基催化剂的开发奠定了基础。 首先,以无机铝盐为铝源,氨水为沉淀剂,考察了铝盐种类、氨水浓度、反应终点pH值、老化时间和焙烧温度等条件对氧化铝晶型、比表面积及孔结构的影响,并对氧化铝的制备条件进行了优化,得到了较佳制备条件:氨水浓度为25wt.%,反应终点pH值为8,老化时间为24h,焙烧温度为1173K。硫酸铝与氯化铝制得的氢氧化铝为拟薄水铝石,硝酸铝制得的氢氧化铝是拟薄水铝石和拜铝石的混合物。硫酸铝制备的氢氧化铝和氧化铝结晶度最低,硝酸铝制备的氢氧化铝和氧化铝结晶度最高。为了进一步改善氧化铝的结晶度、比表面积和孔结构等性质,通过水热转化法对氢氧化铝进行处理。在423K温度下进行前水热转化处理24h,制备出结晶度较高的介孔氧化铝,比表面积为120.43m2·g-1,孔容为0.4939cm3·g-1,最可几孔径为10.57nm,且孔径分布较窄。 其次,采用不同摩尔比例的硫酸铝与硝酸铝的混合物为铝源制备氢氧化铝和氧化铝。结果表明:随着混合铝源中硝酸铝的增加,氢氧化铝中的拜铝石逐渐增多,氧化铝的比表面积降低、孔容增大。为解释此现象,利用高斯软件中的Hartree-Fock方法计算了不同阴离子与铝离子之间的相互作用能,大小顺序为:Al3+-OH->Al3+-SO42->Al3+-NO3-。阴离子与铝离子之间相互作用能的大小影响铝离子的沉淀过程,造成氢氧化铝晶型和氧化铝比表面积及孔结构的不同。 最后,以硫酸铝与尿素为原料,通过尿素沉淀法制备球形氧化铝,考察了尿素用量、反应时间、反应温度、模板剂种类和用量等条件对氧化铝晶型、形貌、比表面积及孔结构的影响。尿素与铝离子的摩尔比为10∶1,363K反应24h,1173K焙烧2h可制备出直径为2-3μm的球形氧化铝。363K下水热处理较水浴中制得氧化铝的球形颗粒尺寸更均一,随着反应温度的升高,形貌由球形转化为针状,最后转化为絮状。加入0.43%(占原料总质量)的聚环氧乙烷-聚环氧丙烷-聚环氧乙烷三嵌段共聚物(P123)提高了球形氧化铝的分散度,加入20.79%的聚乙二醇辛基苯基醚(Triton X-100)提高了球形氧化铝颗粒大小的均一性。 上述研究表明:氨水沉淀法结合前水热转化法制备的氧化铝具有孔容高、孔径大且分布窄等特点,进一步通过尿素沉淀法进行成型,得到了颗粒尺寸较为均一的球形氧化铝,达到了钴基催化剂载体的基本要求。