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水热处理法调控活性氧化铝孔结构

水热处理法调控活性氧化铝孔结构

    活性氧化铝除在挤条成型时调变孔结构外,成型后的也可通过水热处理法和改变焙烧温度等手段达到调变孔结构的目的。
    水热处理法也称水蒸气处理,具体来说就是将成型后的活性氧化铝在水蒸气存在下进行焙烧,是一种比较常用的化学扩孔法。水热处理过程中活性氧化铝载体孔结构的变化主要原因是活性氧化铝发生了再水合过程,生成了粒度较大的拟薄水铝石晶体,从而形成了较大的颗粒间隙孔,增大了载体的孔径,且随着处理温度的升高,孔径逐渐增大。在60℃和80℃低温下对活性氧化铝进行了不同时间的水热处理,制备得到γ-η-Al2O3双结构氧化铝载体,其表面形态为均匀分散的球形小颗粒。此外,在水热改性过程中,活性氧化铝载体的比表面积变化不大,但平均孔径有所降低,且分布更集中,活性氧化铝水热改性时发现,温和的中性水热环境(140℃,2h)中处理活性氧化铝载体可改变载体表面微粒的排列方式,将密堆积的活性氧化铝纳米颗粒转化为规则的AlOOH纳米片,并使载体的比表面积由204.6m2/g 显著增至244.7m2/g,同时平均孔径由8.2nm 减小至7.0nm。
    分析原因是中性温和的水热环境(140℃)阻止了活性氧化铝载体表面生成的薄水铝石过度生长和深度扩孔,从而避免了活性氧化铝 载体比表面积和孔容的下降。在处理温度140℃时考察了水热处理时间对活性氧化铝载体孔结构的影响。研究发现,随着处理时间的增加,载体的孔体积和孔容均降低,处理2h时,对整体的扩孔效果最好。在680℃下经水热处理后,活性氧化铝微孔最可几孔半径明显高移,比表面积也大幅下降。分析原因是:在高温水热条件下,部分六配位铝首先发生水合生成Al2O3·H2O脱离骨架发生迁移,然后再失水,从而改变了粒子间的堆积方式,使得晶粒长大,结构有序度增加。
    活性氧化铝的水热处理虽然可使得其孔结构和表面性质具有明显变化,但高温酸、碱环境及较长处理时间常使薄水铝石(AlOOH)晶体过度生长,进而导致活性氧化铝载体扩孔现象严重,比表面积和孔容大幅降低。因此,在活性氧化铝载体水热处理时必须避免薄水铝石(AlOOH)晶体的过度生长才能达到既定调控孔结构的效果。

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