Eftersom kraven på katalys inom områden som raffinering, kolkemisk industri, finkemisk industri, kemisk medicin, miljökatalys, etc. fortsätter att öka, kan rena aluminiumoxidbärare inte längre uppfylla kraven på katalysatorer, vilket leder till ett växande intresse för forskning om aktiv aluminiumoxid-baserad beredningsteknik för kompositmaterial. Aluminiumoxidmaterial kan delas in i aluminiumoxid-baserade modifierade material och aluminiumoxidbaserade-kompositmaterial. Den förra ändrar inte strukturen för Al2O3, medan den senare ändrar ramstrukturen. Aluminiumoxid-baserade modifierade material förändrar huvudsakligen ytegenskaperna hos Al2O3 genom att introducera mindre tillsatser som kiseldioxid (SiO2), titandioxid (TiO2), sällsynta jordartsmetaller, fosfor, etc. Det modifierade materialet har fortfarande aluminiumoxid som huvudkroppsstruktur, och innehållet av modifierade grundämnen överstiger i allmänhet inte 10 %. Aluminiumoxid-baserade kompositmaterial, å andra sidan, introducerar högre halter av tillsatser som kiseldioxid (SiO2), titandioxid (TiO2), sällsynta jordartsmetaller, etc., genom specifika beredningsmetoder, vilket resulterar i betydande skillnader i ramstrukturen hos aluminiumoxidmaterial jämfört med enstaka aluminiumoxidmaterial.
Både aluminiumoxid-baserade modifierade material och aluminiumoxid-kompositmaterial har många unika fysikalisk-kemiska egenskaper, såsom förmågan att justera interaktionen mellan bäraren och den aktiva komponenten, ändra morfologin hos aktiva platser, förbättra aktiviteten eller selektiviteten hos katalysatorn, etc.
Alumina-baserade modifierade material:
Effekt av TiO2-modifiering på egenskaperna hos aluminiumoxid:
Införande av TiO2 i aluminiumoxidbärare kan inte bara påverka porstrukturen och ytsurheten hos bäraren utan också påverka den elektroniska strukturen hos de aktiva komponenterna efter laddning, såväl som interaktionen mellan de aktiva komponenterna och bäraren och katalysatorns aktivitet.
Effekt av TiO2-modifiering på porstrukturen:
Införande av titan i aluminiumoxidmaterial för modifiering resulterar i en minskning av specifik ytarea och porvolym hos det modifierade materialet med den ökande mängden titan som införs, främst på grund av ockupationen av titanatomer i porerna av aluminiumoxid.
Strukturella effekter av TiO2-modifiering:
Det kan förbättra interaktionen mellan metallaktiva komponenter och bäraren.
Elektroniska effekter av TiO2-modifiering:
I hydreringsreaktioner kan TiO2 fungera som en elektronpromotor, vilket underlättar överföringen av elektroner från bäraren till metallen, vilket hjälper till att generera mer koordinativt omättade platser och förbättra hydreringsaktiviteten hos katalysatorn.
Vanliga metoder för TiO2-modifiering:
TiO2-modifiering introduceras vanligtvis genom metoder som liknande tillsatser eller införande av metalljoner. Typiska beredningsmetoder inkluderar samutfällning (utfällning av TO2 på -Al2O3, aluminiumsol, etc.), ångavsättning, impregnering, etc.
Effekt av SiO2-modifiering på egenskaperna hos aluminiumoxid:
SiO2 är den mest använda modifieraren för aluminiumoxid. Den har i sig nästan ingen surhet, men när den kombineras med Al2O3 som tillsats eller när den bildar SiO2-Al2O3-kompositoxider, kan den kraftigt förstärka den svaga surheten hos Al2O3-ytor och generera Brönsted-syra. Dessutom kan det också förbättra interaktionen mellan bäraren och den aktiva metallkomponenten.
Jämfört med Al2O3-material har SiO2-material större specifika ytareor och svagare interaktioner med metallaktiva komponenter. Införande av SiO2 för modifiering av Al2O3 kan bidra till att förbättra spridningen av aktiva komponenter på bäraren. Att införa en lämplig mängd SiO2 i Al2O3 kan effektivt minska ytan Al3+ av Al2O3, vilket försvagar den starka interaktionen mellan den aktiva komponenten och bäraren i katalysatorn.
Effekt av SiO2-modifiering på porstrukturen:
Införande av SiO2 i aluminiumoxid kan avsevärt öka porvolymen och porstorleken hos aluminiumoxidmaterial. Porvolymen och den specifika ytarean hos SiO2-modifierade pseudoboehmitmaterial framställda av Sasol Company ökar gradvis när SiO2-halten ökar från 1 % till 10 %.
Effekt av SiO2-modifiering på ytsyra:
Olika syra-baskatalytiska reaktioner kräver olika sura egenskaper hos material: vid isomerisering, väteutbyte och andra reaktioner koncentreras katalytiska aktiva ställen i starkt sura ställen; vid normal oktansprickning, propenpolymerisation och andra reaktioner koncentreras katalytiska aktiva ställen till svagare syraställen; medan vid uttorkningsreaktioner kan både starka syraställen och svaga syraställen spela en roll. Därför är valet av en bärare med lämplig syrastyrka, fördelning och typ avgörande för att säkerställa katalysatorns aktivitet.
Vanliga metoder för SiO2-modifiering:
Vid framställning av pseudo-böhmit kan SiO2 införas under åldring genom att införa oorganiska salter såsom natriumsilikat som en kiselkälla, eller genom att införa dem före åldring. Eftersom porstrukturen hos pseudo-boehmit har bildats före åldring, vare sig den införts före eller under åldrandet, kommer oorganiska salter som natriumsilikat lätt i kontakt med pseudo-böhmit i form av aggregat, vilket resulterar i ojämn kontakt mellan SiO2 och AlO, vilket påverkar ytegenskaperna hos SiO2 och AlO, vilket påverkar ytegenskaperna hos SiO2}2Al{11O2{11O2}. Därför är det vanligaste sättet att introducera SiO2 för modifiering att introducera det under formningsprocessen, det vill säga att blanda och forma pseudo-boehmit och amorf kiseldioxid-aluminiumoxid, eller formning efter behandling av kommersiellt tillgänglig pseudo-boehmit. Användning av amorf kiseldioxid-aluminiumoxid för modifiering under formningsprocessen för reformering av pre-hydreringskatalysatorbärare kan avsevärt öka den specifika ytarean och ytsurheten hos bäraren och katalysatorn, och katalysatorn framställd med kiselmodifierad aluminiumoxidbärare förbättrar också avsvavlingsaktiviteten avsevärt.
Andra modifieringar och deras effekter på aluminiumoxidegenskaper:
För att förbättra den termiska stabiliteten, den mekaniska hållfastheten, porstrukturen och ytegenskaperna hos aluminiumoxid inkluderar vanliga modifieringar av oorganiska föreningar magnesiumoxidmodifiering, sällsynt jordartsmetalloxidmodifiering, bariumoxidmodifiering, boratmodifiering, fosfatmodifiering, tensidmodifiering, kimröksmodifiering och molekylsilmodifiering, etc.
Oxid modifiering av sällsynta jordartsmetaller:
Aluminiumoxid har minst åtta kristalltyper, av vilka några är homogena men vissa är övergångsvis, men när temperaturen är över 1200 grader omvandlas de alla till samma stabila slutprodukt, -Al2O3. Inom området för katalys, för att förbättra den termiska stabiliteten och den katalytiska aktiviteten hos aktiv aluminiumoxid, är det nödvändigt att hämma fasövergången av aluminiumoxid vid rumstemperatur. Sällsynta jordartsmetaller har speciella yttre elektronfördelningar, större jonradier, högre smältpunkter och högre kemisk aktivitet. En liten mängd tillsatt aluminiumoxid kan avsevärt förbättra aluminiumoxidens termiska stabilitet.
Modifiering av sällsynt jordartsmetalloxid kan tillsättas under framställningen av aluminiumoxidbärare eller efter att framställningen av aluminiumoxidbärare är avslutad, såsom genom impregneringsmodifiering eller beläggningsmodifiering.
Fosformodifiering:
Fosfor, som en viktig tillsats för hydreringskatalysatorer, kan förbättra de elektrokemiska ytegenskaperna och ytsurheten hos katalysatorn, minska hastigheten för kolavsättning på katalysatorn och hjälpa katalysatorn att fungera stabilt under långa perioder. Införande av fosfor i aluminiumoxid kan inte bara ändra aktiviteten hos hydreringskatalysatorn utan också ändra selektiviteten hos hydreringskatalysatorn.
Modifiering av molekylsilar
Molekylsilar har en väl-ordnad kristallin struktur, likformiga mikroporer, enorm specifik yta, förmågan att byta katjoner med katalytiska egenskaper på grund av balanserade negativa laddningar i ramverket, och närvaron av speciella strukturella egenskaper såsom icke-ramkomponenter som kan finnas inom ramverksstrukturen, vilket gör molekylär katalysatorbärare. I jämförelse med molekylsilar uppvisar aluminiumoxid, som en av de viktiga komponenterna i katalysatorbärare, egenskaper såsom hög specifik ytarea, stor porvolym och en bredare porstorleksfördelning. Att bädda in molekylsilar i strukturen av aluminiumoxid möjliggör framställning av katalysatorer med överlägsen katalytisk prestanda
Bormodifiering
Effekten av bor på Al2O3-bärare visar sig huvudsakligen i två aspekter: 1) minskning av antalet starka syracentra i katalysatorn och ökning av antalet svaga syra- och medelstarka-syracentra; 2) att ändra strukturen och morfologin för Al2O3-bäraren, vilket påverkar spridningen och staplingen av aktiva komponenter på bäraren.