Alumina activadaés una alumina no estoichiomètrica (al₂o₃ · nh₂o) amb una superfície específica alta i abundants grups hidroxils de superfície . La seva forma principal és -al₂o₃ . a causa de la seva excel·lent adsorció, activitat catalítica i estabilitat tèrmica Catalyst Carrier Fields . No obstant això, el seu estat actiu està afectat per molts factors, com ara el procés de preparació, les condicions de tractament tèrmic, l’acidesa superficial, el contingut de la impuresa i el grau d’hidratació . Per tant, una comprensió profunda de l’impacte d’aquests factors en el rendiment de l’alumina activada té una gran importància per optimitzar la seva aplicació industrial .
1. Efecte del mètode de preparació sobre l'activitat de l'alumina activada
El mètode de preparació de l’alumina activada afecta directament la seva superfície específica, l’estructura de porus i les propietats químiques superficials, determinant així el seu estat actiu . Els mètodes de preparació comuns inclouen:
(1) Mètode Sol-Gel
Aquest mètode hidrolitza les sals d'alumini (com el nitrat d'alumini, l'isopropòxid d'alumini) per formar un sol, que després es gelifica, es seca i es calcula per obtenir -al₂o₃ . alumina activada preparada pel mètode Sol -Gel sol tenir una superfície alta específica Portadors de catalitzadors d’alta activitat .
(2) Mètode de precipitació
L’hidròxid d’alumini es precipita ajustant el valor de pH de la solució de sal d’alumini i, a continuació Augmenta la superfície específica i l'acidesa superficial d'alumina .
(3) Mètode hidrotermal
En condicions hidrotèrmiques de temperatura alta i alta pressió, els precursors d’alumini (com el boehmite) es poden convertir en alta cristallinitat -al₂o₃ . L’alumina preparada per aquest mètode té una estabilitat tèrmica alta i una estructura regular de porus i és adequada per a reaccions catalítiques d’alta temperatura .}
L’alumina activada obtinguda per diferents mètodes de preparació té diferències significatives en la superfície específica, l’estructura de porus i el contingut d’hidroxil superficial, que al seu torn afecta la seva adsorció i el seu rendiment catalític .
2. Efecte de les condicions de tractament tèrmic sobre l'estat actiu
El tractament tèrmic (calcinació) és un pas clau per regular l'estructura de l'alumina activada, que afecta principalment la seva forma de cristall, superfície específica i acidesa superficial .
(1) Temperatura de calcinació
• Calcinació de baixa temperatura (300–500 graus): formació de -al₂o₃ amb una superfície específica alta, grups hidroxils de superfície rics, adequats per a l’adsorció i la catàlisi de baixa temperatura .
• Calcinació de temperatura mitjana (500–800 graus): una part dels grups hidroxil s’elimina, la superfície específica disminueix lleugerament, però l’acidesa i l’estabilitat tèrmica es milloren, adequades per a reaccions catalítiques com l’esquerda del petroli .}
• High temperature calcination (>1000 graus): -al₂o₃ es transforma gradualment en θ -al₂o₃ i -al₂o₃ amb una superfície específica baixa, i l'activitat es redueix significativament .
(2) atmosfera de calcinació
• Calcinació de l’aire: afavoreix la retenció de grups hidroxils superficials, adequats per a aplicacions que necessiten una alta activitat superficial .
• Calcinació en atmosfera inerta (N₂, AR): redueix l’oxidació de la superfície i és adequada per controlar l’acidesa superficial .
• Calcinació en l'atmosfera reduïda (H₂): pot formar espècies d'alumini de baix valor, afectant el rendiment catalític .
3. Efecte de les propietats de la superfície sobre l'activitat
(1) Estructura de superfície específica i estructura de porus
• High specific surface area (>200 m²/g) proporciona llocs més actius, millorant l'adsorció i l'eficiència catalítica .
• La mida de porus adequada (2-50 nm) facilita la difusió dels reactants i evita el bloqueig de porus .
(2) Acidesa superficial
L’acidesa superficial de l’alúmina activada inclou l’àcid Lewis (coordinat insaturat al³⁺) i l’àcid brønsted (hidroxil superficial):
• Lewis Acid: promou la polimerització d’olefina, la isomerització i altres reaccions .
• àcid Brønsted: adequat per a reaccions catalítiques de protons com la hidròlisi i l’esterificació .
La distribució d’acidesa superficial es pot optimitzar ajustant el mètode de preparació i la modificació de dopatge (com ara introduir SiO₂, F⁻, etc .) .
4. Efecte del dopatge de la impuresa
Algunes impureses poden canviar significativament el rendiment catalític de l’alúmina activada:
• Promoure les impureses (com Fe, Ni, CO): pot actuar com a centres actius per millorar el rendiment de redox .
• Impureses d’enverinament (com Na⁺, K⁺): neutralitzeu l’acidesa superficial i redueix l’activitat catalítica .
• Estabilitzadors estructurals (com ara La₂o₃, Sio₂): Millora l'estabilitat tèrmica i evita la sinterització a alta temperatura .
5. Efecte de l'estat d'hidratació
L’alumina activada conté un gran nombre de grups d’hidroxil (-oh) a la seva superfície i el seu estat d’hidratació afecta la seva adsorció i el seu comportament catalític:
• Hidratació moderada (3-10% H₂O): Mantenir grups hidroxils superficials, millorar la hidrofilicitat i l’activitat catalítica .
• Deshidratació excessiva: condueix a una disminució dels grups hidroxils superficials i redueix l’activitat .
• Hidratació excessiva: pot bloquejar els porus i afectar la difusió dels reactants .
6. Influència de les condicions d'emmagatzematge
L’alumina activada pot reduir la seva activitat durant l’emmagatzematge a causa de l’absorció d’humitat o l’adsorció de co₂ . Per tant, s’ha d’emmagatzemar en un entorn inert sec o passivar a la superfície per millorar l’estabilitat .
L'estat actiu deAlumina activadaestà afectat per molts factors, inclosos el mètode de preparació, les condicions de tractament tèrmic, les propietats de la superfície, el dopatge de la impuresa i l’estat d’hidratació . optimitzant aquests factors, la seva superfície específica, l’estructura de porus i l’acidesa superficial, millorant així el seu rendiment d’aplicació en la catàlisi, l’adsorció i altres camps .