二氧化硅包覆活性氧化铝粉体的制备及高温相变行为研究

摘要

γ-Al2O3具备高分散度、高比表面积和良好的吸附性,是催化剂领域应用最广泛的载体之一,但其高温相变引发性能大幅降低的问题成为推广应用的制约因素.采用新型旋转化学气相沉积(RCVD)技术,以正硅酸乙酯(Si(OC2H5)4,TEOS)为原料,用氧气加速热分解的方式实现了非晶SiO2纳米层在γ-Al2O3粉体表面厚度可控的均匀包覆,具有工艺简单、应用方便等优点.研究了不同温度煅烧条件下对SiO2包覆层的形貌和厚度的影响,结合微观形貌、相成分以及傅立叶红外光谱分析等测试结果,阐明了SiO2纳米层在γ-Al2O3粉体表面包覆行为.结果表明,通过控制TEOS的流量,在γ-Al2O3表面均匀包覆了厚度在3～24 nm的非晶SiO2纳米层,并将γ-Al2O3晶格重构转变温度从1200°C提升至1400°C.处于悬浮状态的γ-Al2O3基体和SiO2包覆物之间通过化学反应产生的牢固化学键形成均匀致密的包覆层,而SiO2包覆层能够阻滞Al-O键的移动使包覆后的γ-Al2O3开始相变温度提升了200°C.机理分析表明,由于在γ-Al2O3表面包覆的非晶SiO2能够对过渡态氧化铝表面阳离子空位进行有效填充,抑制了离子扩散,从而提高了γ-Al2O3的稳定性.