氧化铝载体是一种白色的粉末状或成型的氧化铝固体,常被用作催化剂载体,占工业上
负载型催化剂的约70%。氧化铝具有多种形态,每种形态都有不同的
物理化学特性,包括密度、孔隙结构和比表面积等。这些特性对于氧化铝作为催化剂载体的应用至关重要。氧化铝主要由其
氢氧化物制备而成。
商业化的氧化铝载体既可以是粉末状的,也可以是已经成型的。常见的成型形式包括条状、球状和锭状,这些形状适用于固定床反应器中的催化剂载体。微球状的氧化铝载体则更适合应用于流化床反应器。此外,还可以根据具体
催化过程的需求制作出各种特殊形状的载体,如环状、三叶状、蜂窝状和纤维状。除了固态形式外,还有
氧化铝溶胶可供购买。在选择氧化铝载体时,关键考虑因素包括晶型、纯度、比表面积、孔隙结构和堆积密度。α-氧化铝的比表面积较低,而过渡态氧化铝的比表面积范围较广。成型的氧化铝载体通常是多孔物质,孔径大小及其分布对催化过程中反应物在催化剂颗粒内部的扩散性质有着显著的影响。
氧化铝载体的主要功能是承载催化活性组分。比表面积较小的氧化铝(或仅有少量粗孔的材料)通常用于承载比活性较高的催化剂活性组分。这种类型的载体能够消除孔隙内扩散效应的影响,在选择性氧化工艺中,有助于减少深度氧化的副反应。例如,
乙烯氧化制
环氧乙烷的
银催化剂就采用α-
氧化铝作为载体。相比之下,比表面积较大的氧化铝具有更发达的孔隙结构,能够使负载的催化剂活性组分高度分散并形成微粒,同时通过载体的阻隔作用,防止活性组分微粒在使用过程中烧结变大。这是一种广泛应用的氧化铝载体类型。例如,将贵金属钯、铂、铑等分散在氧化铝载体上制成
加氢催化剂,可以提高贵金属的利用率。
氧化铝表面的酸性使其与负载的活性组分共同构成了双功能催化剂。例如,在铂重整过程中使用的铂-氧化铝催化剂,其中氧化铝既是载体,同时也是催化剂活性组分的一部分。在某些情况下,氧化铝载体与高分散度金属(如铂)之间存在着强烈的相互作用,这会影响金属的
催化性质。