催化剂领域的关键角色:拟薄水铝石
拟薄水铝石(简称PB粉,化学式AlOOH·nH2O,n=0.08~0.62)成分不固定,具有典型的极薄、褶皱片层结构。与薄水铝石相比,拟薄水铝石的晶体尺寸更小,含水量更高。它是一种不完全结晶的薄水铝石,具有比表面积高、胶体溶解性好、附着力强、孔容大等特点,是一种用途广泛的化工原料。拟薄水铝石产品无味、无臭,通常以白色胶状(湿品)或粉末(干品)的形式出现。
拟薄水铝石在特定条件下焙烧后可转化为γ-Al2O3,在许多工业领域发挥着重要作用。它不仅是广泛应用于克劳斯反应、催化重整、加氢精制、加氢裂化和汽车尾气净化等领域的催化剂载体,而且还可用作醇脱水制烯烃的催化剂。当拟薄水铝石与酸接触时,会发生可逆反应,产生溶胶现象。这一特性使其成为优质粘合剂,例如在硅酸铝耐火纤维生产中用作粘合剂。此外,拟薄水铝石及其衍生物还可用于制备无机膜、生物陶瓷或作为高效无毒阻燃剂。
一.拟薄水铝石与催化剂十分般配
1、结构可控、孔隙率高。拟薄水铝石具有高比表面积、孔径可调,经焙烧后可转化为高比表面积的γ-Al2O3。
此外,其表面富含羟基,可以有效促进活性组分(如金属、金属氧化物和金属硫化物)以纳米粒子形式的负载
和分散,从而保证催化剂的高分散性和优异的活性。
2、胶溶性好,附着力强。拟薄水铝石作为催化剂粘合剂,不仅保证了催化剂成型体的机械强度,而且有利于
提高催化剂的活性。适用于挤出、喷雾造粒、压片、造粒等多种成型工艺,可制备球形、柱状、蜂窝状等多种
形状的催化剂。
二、拟薄水铝石在催化剂工业中的应用
1.催化剂载体
在石油工业中,γ-Al2O3用作催化裂化催化剂和固定床渣油加氢催化剂的载体。 γ-Al2O3通常由拟薄水铝石或
薄水铝石经高温煅烧、脱水而成。与薄水铝石相比,拟薄水铝石具有更高的比表面积和更大的孔容,从而降低了
催化剂孔内反应物的扩散阻力,改善了活性组分的分散性,从而显着增强了催化剂的催化性能。此外,拟薄水
铝石具有较强的胶溶性能,还可以作为粘合剂,增强催化剂的耐磨性。因此,在石油化工中,常采用拟薄水铝
石作为前驱体来制备γ-Al2O3。
2.催化剂粘合剂
在工业催化剂的组成中,除了分子筛和活性金属外,通常在成型过程中添加酸化拟薄水铝石作为粘合剂(即胶溶拟薄水铝石)。这种粘结剂不仅可以增强催化剂的机械强度和耐磨性,而且可以作为载体调节催化剂的孔结构
和酸性。催化剂制备过程中,粘结剂经过高压挤出和高温焙烧后会与分子筛发生相互作用,从而影响催化剂的活
性。
3.γ氧化铝涂层的制备
在载体表面涂覆一层高比表面积的活性涂层是提高载体性能的常用方法(如用于汽车尾气催化剂的堇青石蜂窝陶
瓷载体)。 γ氧化铝是目前使用广泛的涂层材料,因为它具有高比表面积,可促进浸渍过程中活性成分的均匀
分布。通常,γ氧化铝涂层的前驱体为AlOOH溶胶,以拟薄水铝石为原料,采用酸胶溶法制备而成。该方法工艺
简单,易于控制,非常适合工业化生产。
从以上内容可以看出,拟薄水铝石是各种工业催化剂的核心载体,是催化剂行业中不可缺少的关键成分。与其他催化材料相比,拟薄水铝石知名度不高,但用途广泛且不可替代,因此被称为催化剂领域的关键角色。