乙醇溶液中碱沉淀制γ-Al2O3催化剂载体.doc

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1、Articlehistory:Received17November2007Accepted20March2008Availableonline26March2008在乙醇中沉淀合成γ-Al2O3的研究ShaoyanWanga,b,XiaoanLib,ShaofengWangc,YangLib,YuchunZhai摘要：用溶胶-凝胶法在乙醇中沉淀，然后经洗涤、干燥和煅烧处理制备纳米γ-Al2O3粉末。控制反应物浓度，反应物的摩尔比和煅烧温度，用BET，TEM，XRD和IR对产品进行表征。实验结果表明，用乙醇沉淀过程中难以避免结块，决定最终产物的表面积，其直径和相位组

2、成的主要因素为焙烧温度。当煅烧温度控制在686-1029°C之间，得到无团聚的纳米尺寸为5-9纳米的γ-Al2O3粒子。关键词：制备，纳米γ-氧化铝，溶胶-凝胶沉淀，乙醇1引言氧化铝在技术和工业上具有巨大的应用。其中存在多种亚稳态结构，包括γ，η，δ，θ，κ和χ-Al2O3，以及作为其稳定相的α-氧化铝[1]，这些相转变中，γ-Al2O3是其中一种极其重要的纳米材料。它已被用于在汽车和石油工业中作为催化剂和催化剂载体，航天器的结构复合材料和磨料和热磨损涂层材料[2]。最近的研究显示，当达到临界表面积时γ-氧化铝热力学稳定性接近α-氧化铝[3]，且纳米γ-氧化铝粉末

3、，可促进氧化铝和碳化硅纤维的烧结行为[4]，与γ-和χ-Al2O3样品相比，使用单相的γ-氧化铝粉末使致密化温度降低[5]。这些结果可以开辟γ-氧化铝应用的无限可能性，所以这就是研究γ-氧化铝制备的重要意义。迄今为止，大量的法已被用于制备γ-氧化铝。如煅烧勃姆石的溶胶-凝胶合成法[2]，多羟基铝聚乙烯醇[5]在氧气气氛中铝靶的激光烧蚀法[6]，醇铝盐的水解法[7]，硫酸铝盐热解法[8]，有机金属化合物Al（CH3）3的化学汽相沉积法[9]。在本文中，我们引进一个简便而可行的过程获得低成本且无污染分散的纳米γ-Al2O3，其中的关键步骤是NH3·H2O在乙醇介质中沉

4、淀铝盐。2实验以AlCl3·6H2O和浓NH3·H2O为起始原料，分别溶解在乙醇（95％），以形成一定的浓度溶液（如表1）。然后将相同体积的NH3·H2O溶液逐滴加入到剧烈搅拌的AlCl3·6H2O溶液中，产生白色凝胶状的Al（OH）3沉淀。过滤后，用乙醇（95％）洗涤，在100℃下干燥2小时，然后在一定温度下煅烧2小时后Al（OH）3凝胶转化为氧化铝。表1参数和实验的结果在沉淀和洗涤过程中，母液和滤液可以蒸馏，回收乙醇并获得副产品氯化铵。这是一个简单的绿色工艺。分别用ASAT2010M（BET），EM420透射型电子显微镜（TEM），D/max-RA型X-射线衍

5、射（XRD）和HITACHI270-30红外光谱仪（IR）表征产品。3结果与讨论3.1乙醇的影响在水溶液中沉淀是常用的合成氧化物的方法，但由这种方法获得的尺寸小的粉体时，通常产生严重聚合。除了在沉淀的前驱物进行干燥，粉碎和煅烧时发生粒子聚集，最主要的原因是由于沉淀氢氧化物前驱物时所吸收的水分和表面羟基基团的聚合。团聚较重便很难过滤沉淀出的氢氧化铝凝胶。决定凝聚力的是这种能够在相邻的颗粒之间通过氢键键合的表面羟基基团形成桥的水分子。相反，在水介质中沉淀，乙醇可以组织表面羟基的氢键，但不能造成其他粒子相互作用，因此氢氧化物凝胶容易过滤。此外，在抑制形成硬的附聚物的脱水

6、过程中，颗粒之间的任何化学键的形成显著减少。这意味着，团聚是由于非桥键的羟基基团的损失，导致最终产品非常软且易碎。其作用机制类似LeeandReady的模型[10,11]。3.2实验条件的选择由于反应物的浓度决定成核速度，反应物摩尔比决定凝胶的表面电荷，焙烧温度决定该产品的物相组成，这些参数用于考察乙醇作为反应介质时的同质式样。考虑到在实验范围内实验点的均匀分布，有更多的因素和标准，同质式样是一种有效的测定方法[12]。AlCl3的浓度，NH3·H2O和AlCl3的摩尔比和焙烧温度分别为X1，X2和X3，它们的值分别列于表1。实验进行的条件列于表1(从同质式样获得

7、)。3.3、产品的表面积在表1中的每一个试验点的情况下，，该产品的表面积（指出以Y表示）测量并显示在表1中。使用实验参数（X1，X2和X3）作为独立变量和Y作为通过以多元回归建立数学模型的函数。每一个标准化的自变量是用“0、1”，也就是最大为“1”，最小为“0”。其他值是根据它们的比例变换成一定的值（在0-1之间）。任何一种统计计算完成时回归方程的属性保持不变，他们的回归系数可以直接比较。通过这种方式得到的回归方程的置信区间大于0.99。被列为如下：Y=0.774+0.358X1X2-0.859X3这个回归方程式的方差F（统计）是154.0，回归自由度是2，残余自

8、由度是5，