可控制备高纯介孔氧化铝及其甲烷化催化应用

摘要

介孔氧化铝因为具有好的稳定性、高比表面积和孔体积、可调控的孔径和适宜的表面酸性等优良性质，使其在吸附和催化等领域有很好的应用价值，因此一直以来都受到科研工作者的关注。本文使用异丙醇铝为原料，通过水解—成胶—干燥的工艺制备出了高纯度、具有单一晶型、孔径分布可调控的介孔氧化铝及其前驱体，实现了溶剂的低成本回收及氧化铝孔结构与宏观性质的优化。初步探究了不同孔道结构的氧化铝在负载活性组分Ni之后的甲烷化催化活性，并使用XRD、SEM、TEM、TG、IR和低温N2吸附脱附等测试方法对样品进行表征。主要研究内容如下：
　　（1）水解—成胶—干燥工艺参数的研究。探究了水解条件对回收异丙醇中水含量的影响，发现其只和水解时加入水的量有关；考察了成胶过程中溶剂的水醇比、成胶温度、成胶时间和固含量等因素对产品Al2O3及其前驱体的结构和性质的影响，其中成胶温度对产品前驱体的晶型起决定作用，溶剂中的水醇比、成胶温度、成胶时间和固含量都会对产品比表面积和孔容产生影响，通过改变成胶条件，产品的孔容能在0.39mL/g到0.74mL/g之间调控。
　　（2）无机铵造孔剂对介孔氧化铝及其前驱体的结构和性质的影响。以NH4HCO3，(NH4)2CO3，NH3·H2O和CH3COONH4作为造孔剂都能得到纯拟薄水铝石前驱体，以CH3COONH4为造孔剂的产品氧化铝有最大比表面积为276.1m2/g，以(NH4)2CO3做造孔剂的产品的有最大孔容为0.72mL/g；另外，以NH4HCO3为造孔剂的产品表现出双介孔的孔道分布，孔径分别集中在4.5nm和17.4nm左右，并且在SEM照片中表现出了规整的大小为1μm左右的蜂窝状结构。随着NH4HCO3加入量的增加，产品Al2O3的比表面积和孔容都随之增大，表面也变得更加粗糙，最终形成蜂窝状形貌。
　　（3）载体的甲烷化催化反应评价。分别将不同载体负载Ni进行甲烷化反应活性比较，发现具有双介孔的催化剂表现出更好的催化活性，并且所合成载体均比商品化载体SB粉催化活性更好。

目录

1. 绪论

1.1 铝的氧化物和氢氧化物

1.2 介孔氧化铝

1.3 拟薄水铝石和介孔氧化铝的生产现状

1.4 论文的目的和研究内容

2. 工艺条件对制备介孔氧化铝及其前驱体的影响

2.1 引言

2.2 实验部分

2.3 实验结果与讨论

2.4 本章小结

3. 无机铵化合物造孔剂对氧化铝及其前驱体的影响

3.1 引言

3.2 实验部分

3.3 实验结果与讨论

3.4 本章小结

4. 甲烷化催化反应评价

4.1 引言

4.2 实验部分

4.3 实验结果与讨论

4.4 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致谢