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化学化工学院 材化0802班 学生高芒芒 综合实验 第 5 页 共 5页球型氧化铝的制备材化0802高芒芒摘要：介绍了用油柱成型方法制备球形氧化铝的过程及制备工艺。金属铝和盐酸制成铝胶，经油柱成形法制得氧化铝小球，再经老化，洗涤，干燥，焙烧等工艺制得干燥球形氧化铝小球，这种方法制得得氧化铝小球强度高。关键词：球形氧化铝 铝溶胶 油柱成型1.引言 目前，催化剂及载体在逐步向功能化、超细化的趋势发展。细颗粒的催化剂具有比表面积大、传质速率快、催化效率高等优势，但由于颗粒细小，在反应过程中难以控制，且存在着反应后催化剂分离回收较难的问题，相对制约了细颗粒催化剂在工业生产中的应用。微球形氧化铝载体不仅保持了外观为球形的形状优势，而且所制备的载体具有比表面积较大、孔容大、结构优良和孔径分布范围适当等优点，可以广泛应用于石油化工和精细化工领域作为催化剂或催化剂载体1。球形氧化铝的制备有多种工艺路线,用金属铝和盐酸制成铝胶，经油柱成形法得到氧化铝小球。这种方法制备的球形氧化铝强度较高，比表面积较大。球形氧化铝具有优良的孔结构、大的比表面积、良好的物理强度和耐酸碱稳定性，作为流化床和悬浮床催化剂或催化剂载体获得了越来越广泛的应用。微球形氧化铝作为催化剂或催化剂载体使用时，由于颗粒的均匀性和表面光滑的特点，与其它无规则形状的催化剂相比，磨损率较低，因而大幅度延长了催化剂的使用寿命。但是，球形氧化铝的颗粒细小，与其它微细颗粒催化剂一样，在流化床和悬浮床工艺中是靠反应物料的湍动和强制搅拌对反应起催化作用的，存在反应过程传质不良和反应后催化剂难以分离回收的问题。目前普遍采用的是油柱成型法。油柱成型法制备球形氧化铝及影响因素铝溶胶是一种无机高分子多价聚合物，其分子式为A12(OH)nCI6-n，可视为介于三氯化铝和氢氧化铝之间的一种水解产物，因此又称为碱式氯化铝。关于铝溶胶的合成路径有多种，但就制备方法而言主要有两种:将大块固体分割到胶体分散度的大小，此法称分散法(主要有拟薄水铝石粉法，异丙醇铝水解法，氢氧化铝乳胶单体法，纳米氧化铝粉法等);使小分子或离子聚集成胶体大小，此法称为凝聚法(主要有氯化铝法，硝酸铝法，硫酸铝法等)。铝溶胶的质量指标主要是铝离子的质量分数(简称铝含量)和酸根粒子的质量分数(简称酸含量)。铝溶胶用途不同，铝含量和酸含量的质量指标也不同。实际铝溶胶合成过程中，酸质量分数的变化，反应温度的波动等多种因素都会对铝溶胶中的铝含量和酸含量产生影响，进而影响铝溶胶的产品质量。油柱成型制球形氧化铝的研究中，老化时间、干燥方式、焙烧温度对于载体的物化性质有明显影响，在油柱成型制球形- AIZO3过程中，适当延长老化时间是必要的，有利于提高孔容，增加强度。从干燥方来看，真空干燥是最适合的。真空条件下，间隙孔的水分损失的越多，越有利于烧结孔的形成，而且孔内水分越少，焙烧对载体孔骨架破坏性越小，从而保证载体的强度。在500800之间载体的大孔比例呈上升趋势，而且强度略有增加，但是900时由于晶形起了变化，反而使强度下降很多。使用油柱成型法制备氧化铝载体，实践证明其生产工艺合理、产品质量好，成型、老化等操作简单易行。在此基础上采取加温、加压一步老化，使老化时间缩短，提高生产效益。在干燥、焙烧过程中，由于条件适当，球形氧化铝在干燥过程中不破裂，经过不同的温度缎烧得到不同晶形的球形氧化铝载体，且球体堆密度低，强度高，孔容和孔径大。在生产实践中用其作为催化剂或催化剂载体，活性较高，能够极大地促进反应地进行以及反应的速率2。2.实验部分原料及实验仪器 原料：纯度99.6的铝，体积分数36-38的盐酸，分析纯度的HMT,去离子水(电导率小于10-6scm-1)，石蜡。实验仪器：锥形瓶，烧杯，滴管，天平，水浴锅，针管，烘箱，马弗炉，抽滤瓶。实验内容1.铝溶胶的合成将25g稀盐酸或氯化铝溶液边搅拌边加到高纯度、平均粒径为50u m的50g铝粉中，在不高于110的温度条件下水解，直到生成Al/Cl的质量比为1.01.5、铝含量为916%透明溶胶。该溶胶具有一定粘度，是铝水解后聚合产生的一种无机高分子聚合物。2.凝胶球的成型制备在下图所示的油柱成型装置中进行凝胶球的成型制备。按六次甲基四胺(HMT)/Cl摩尔比为1.2:4的比例分别称取gHMT制备浓度为40%的HMT溶液和上述制备的溶胶50g，于冰水浴中冷却到小于10。将HMT溶液缓慢加入到铝溶胶中，充分搅拌配成混合溶胶。将混合溶胶通过滴液式分散滴头均匀分散于温度为8595、由混合烃类构成的油柱中成型。借助成型油与水相液滴之间的界面张力使混合溶胶液滴呈球状下落，过程中由于吸热作用，液滴中的HMT部分分解释放出NH3。NH3与铝溶胶中Cl-反应生成NH4Cl，混合溶胶内部分Al3+在碱性环境下生成Al(OH)3，由于混合溶胶内A13+分布均匀，因此其内部形成均匀网状结构。成型制备完成后，得到具有一定机械强度的透明凝胶颗粒4。图1凝胶球的成型制备装置3.老化 洗涤 干燥将上述得到的凝胶球浸没在油中，在压力为0.31.0MPa、温度为150条件下老化6h，使HMT完全分解，得到白色的球形水合氧化铝。由于在老化过程中HMT与铝溶胶反应并在水合氧化铝内部孔道中生成大量氯化氨，其中的氯离子对球形氧化铝载体的热稳定性有较大影响，因此必须用去离子水洗涤清除。为了降低氧化铝的氯含量，将焙烧后的球形氧化铝样品与去离子水按质量比为1:2的比例放入95下洗涤，并加入1-2ml的氨水，洗涤两小时。洗涤后的白色球形水合氧化铝经抽滤后于120下干燥2h，蒸发掉氧化铝球内的非结合水。此过程间损失的隙孔间水分越多，越有利于烧结孔的形成，而且孔内水分越少，焙烧对载体孔骨架破坏性越小。4.球形氧化铝的锻烧将干燥后的球形水合氧颗粒样品在600下焙烧4h，使其晶型发生转变，最终得到球形氧化铝载体。3.实验结果及分析1.结果分析表1数据纪录实验号铝粉质量/g水质量/g盐酸质量/gHMT质量/g补加HMT/g结果16.120.225.25.80失败25.920.225.06.01.5成功36.220.124.96.12.0成功2.结果讨论实验1中，不成球的原因是加入的HMT速度过快。实验2中，补加1.5gHTM后实验成功，实验证明，开始时加入的HTM的量少。 实验3中，补加2.0gHTM后实验成功，实验证明，开始时加入的HTM的量少。图2为实验制的的实际的球形状及其大小3.注意事项1.盐酸的加入速度要适当，加入过快会影响铝溶液的凝胶。2.HMT的加入时温度应小于10，逐滴加入，否则可能影响凝胶。3.HMT的加入量要足够，否则不成球，或成球后溶解。4.油柱成型法制备球形氧化铝的影响因素胶溶剂用量对球形氧化铝的影响：油柱成形法制备球形氧化铝 ,要求水合氧化铝具有单一晶相 ,杂晶不利于水合氧化铝胶溶 ,铝溶胶是油柱成形的关键 3 ,在制备铝溶胶过程中 ,改变胶溶剂加入量来研究球形氧化铝的性能。胶剂不同加入量制备的球形氧化铝强度和成胶情况不同 ,适量加入胶溶剂能制成粘度适中的铝溶胶。,胶溶剂用量的增加会提高氧化铝的强度 ,但随用量的继续增加 ,溶胶的稳定性会逐渐减弱;相反如加入量过少将不能成胶。只有当胶溶剂和 20% (质量分数 )以上的水合物反应时 ,铝溶胶才趋于稳定。不过胶溶剂加多了会发生聚沉现象,可以看出胶溶剂用量的增加 ,胶溶性能会提高 ,氧化铝的强度也随之增加 ,但胶溶剂不能超过最佳的用量范围。由实验结果测得,比表面积和孔容随胶溶剂加入量的增大而增大 ,孔径大小则随胶溶剂加入量的增加而先增大后减小。参考文献1. Pengcheng Liu, Junting Feng, Xiangmei Zhang, Yanjun Lin, David G. Evans, Dianqing LiJournal of Physics and Chemistry of Solids 69 (2008) 1-3页2.杨永辉，北京化工大学，磁性球的制备与性能研究，2006，2.9-11页3.O Mekasuwandumrong, V. Pavarajarn, M. Inoue, P. Praserthdam,Mater. Chem. Phys. 100 (2006) 445.4.B. Xu, T. Xiao, Z. Yan, X. Sun, J. Sloan, S.L. Gonzalez-Cortes, F.Alshah