活性氧化鋁在吸附及催化領(lǐng)域的應(yīng)用
活性氧化鋁具有較大的比表面積、多種孔隙結(jié)構(gòu)及孔徑分布、豐富的表面性質(zhì),因此,在吸附劑、催化劑及催化劑載體方面有著廣泛的用途。
據(jù)統(tǒng)計,用氧化鋁作催化劑及載體的數(shù)量,比分子篩、硅膠、活性炭、硅藻土及硅鋁膠的催化劑總用量還多。由此可見氧化鋁在催化劑及載體中的舉足輕重的地位
其中η-Al2O3和γ-Al2O3又是重要的催化劑及載體,它們都是含有缺陷的尖晶石結(jié)構(gòu),兩者的區(qū)別是:四面體的晶體結(jié)構(gòu)不同(γ>η),六方層的堆排規(guī)整性不同(γ>η)以及Al—O鍵距不同(η>γ,差值0.05~0.1nm)。
由于活性氧化鋁對水有較強的親和力,因此在氣體干燥中得到了廣泛應(yīng)用。能夠用活性氧化鋁干燥的氣體主要有:乙炔、裂解氣、焦?fàn)t氣、氫氣、氧氣、空氣、乙烷、氯化氫、丙烷、氨氣、乙烯、硫化氫、丙烯、氬氣、甲烷、二氧化硫、二氧化碳、天然氣、氦氣、氮氣、氯氣等。由于活性氧化鋁吸附水時放出大量的熱,因此,應(yīng)用時要綜合干燥能力、干燥速度、換熱及再生方式等進行設(shè)計。
(1)高溫氧化鋁載體。此類氧化鋁比表面積很小,具有耐高溫性、耐化學(xué)性以及較高的機械強度,所以能耐惡劣的操作條件。由于氧化鋁的惰性,高溫氧化鋁載體不會成為引起副反應(yīng)和選擇性下降的潛在活性源,也不會成為催化劑體系的潛在毒害源。
催化劑載體又稱擔(dān)體(support),是負載型催化劑的組成之一,是催化劑活性組分的骨架,支撐活性組分,使活性組分得到分散,同時還可以增加催化劑的強度。但載體本身一般并不具有催化活性。
(4)提高光源利用率。如將TiO2制成薄膜后,催化劑表面受到光照射的催化劑粒子數(shù)目增加;
(5)將催化劑用載體固定,便于制成各種形狀的光催化反應(yīng)器。
光催化劑載體要求能改善所擔(dān)載的物質(zhì)的組織結(jié)構(gòu)(如增加孔隙、表面積等),同時由于光催化劑是靠光和催化劑的結(jié)合來發(fā)揮催化作用的,只有被光激活的催化劑才具有光催化效果。因此,良好的光催化劑載體應(yīng)具有以下特點:具有良好的透光性;在不影響TiO2催化活性的前提下,與TiO2顆粒間具有較強的結(jié)合力;比表面積大;對被降解的污染物有較強吸附性;易于固液分離;有利于固-液傳質(zhì);化學(xué)惰性等。
天然礦物類物質(zhì)本身具有一定的吸附性和催化活性,且耐高溫,耐酸堿,常被用作催化劑的載體。已被用作TiO2載體的有硅藻土、高嶺土、天然浮石和膨脹珍珠巖等。
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