纳米氧化铝的催化应用特性

     《催化技术汇总》   2014年 5月第2期     李爱民

纳米氧化铝催化剂的特性首先表现在活性上。由于纳米粒子的直径逐渐接近原子直径时, 表面原子的数目及作用不能忽略, 这时粒子的比表面积、 表面能和表面结合能都 会发生很大变化。 当粒子小于 10 n m 时, 表面原子占总 原子的百分数急剧增加, 单位质量粒子表面积增大, 表面原子数目骤增。高比表面积带来的高表面能使粒子表面原子极其活跃, 很容易与周围的气体反应, 也容易吸附气体。      在各种不同孔容的氧化铝中, 纳米氧化铝UG-L20U的小孔使其粘结性能好, 小孔氧化铝制备的催化剂强度高。

例如, 用UG-L20U制备的纳米催化剂  CuO/ A l 2O 3 的比表面积远大于普通催化剂的比表面积, 纳米 CuO/ A l 2O 3 的比表面积约等于 普通 CuO/ A l 2O 3的 3 倍, 而 纳米 - CuO / Al2O3 堆积度远小于普通催化剂的堆积密度  .其高的比表面积有利于表面催化反应, 在十二醇胺化反应中, 纳米Cu O/ A l 2O3 具有很高的催化活性。 纳米氧化铝L20U催化剂的另一个特性是选择性强。

L20U它不仅粒径小, 而且细孔多, 分布广, 孔径、 孔容以及孔隙分布等均可采用不同方法加以控制。用 T EM、S EM 观察UG-L20U纳米氧化铝膜的表面及截面形貌, 发现孔径分布越窄, 孔径增大,比表面积大 有利于分子扩散, 提高了催化剂的选择性。溶胶 - 凝胶法制备的纳米氧化铝UG-L20U 在> 350 e 焙烧, C - AlOOH 凝胶膜发生相变转化成 C -A l2O 3 膜时, 就出现了再结晶结构现象 , 相变后形成的 C -A l 2O 3 膜的膜内晶体呈 ( 4 40, 22 0) 晶面平行膜面的择优取向现象。当焙烧温度达 1000e 时, 出现 了 H - Al2O3 相, 呈( 02 0, 117 ) 晶面平行膜面的择优取向现象 ]。

纳米氧化铝由于具有表面效应、 量子效应以及体积效应等纳米效应, 使其具有前所未有的新功能。现已发现了纳米氧化铝材料具有许多的新性能和新用途, 其中纳米氧化铝的催化功能是纳米氧化铝新用途中极为重要的一种。纳米氧化铝粉体、 多孔烧结体和膜是一种高效催化剂和催化剂载体。以纳米氧化铝UG-L20U直接作为催化剂或作为载体与超细贵金属或金属氧化物构成的催化剂, 用于分子聚合催化、 还原及合成反应,  大大提高反应效率 。

纳米活性氧化铝UG-L20U载体负载金超微粒子经成型、烧结,  用于汽车尾气净化催化剂。首先由氧与一氧化氮反应生成氧化氮, 再将氧化氮   ( N Ox ) 与烃类( 如丙烯) 或一氧化碳反应还原成氮气  。