凝胶法制备改性活性氧化铝研究

论文摘要

为了深入考察杂质元素对活性氧化铝的高温热稳定效应,本论文采用凝胶法制备得到磷改性活性氧化铝,通过采用XRD、BET、红外、核磁共振等表征手段,系统研究了非金属元素磷对氧化铝的晶型、比表面积、孔结构以及表面酸性的影响,研究表明:磷的添加有利于提高活性氧化铝的高温热稳定性,增大其比表面积,在同一温度下,随着磷含量的增加,活性氧化铝的比表面积和孔容逐渐增大;添加5wt%磷元素后的活性氧化铝样品,经500℃煅烧3h后比表面积达到329.5m2·g-1,孔容达到0.854ml·g-1;α晶相转变温度由1100℃提高到了1300℃;经1200℃煅烧3h后,比表面积仍保持在85.3m2·g-1、孔容0.356ml·g-1、孔分布集中在1060nm区间,平均孔径保持在15nm左右。推测在凝胶化过程中,磷元素进入Al2O3的表层晶格,占据γ-Al2O3的四面体空位;随着温度的升高,空位中的磷对氧化铝相变时的阳离子重排过程产生位阻效应,从而抑制了α粒子的形核过程,提高了γ-Al2O3向α-Al2O3的转变温度,改善了样品的高温热稳定性。随着温度的进一步升高,磷逐渐向氧化铝表面迁移、富集,并析出磷酸铝晶体,相变也随之进一步的完全。采用相同工艺制备得到相同添加量的镧、铈、钡和铈锆改性γ-Al2O3,考察不同改性元素对活性氧化铝性能的影响。通过比对发现:在添加量相同的情况下,稀土金属、碱土金属都能很好地稳定氧化铝的表面结构。但磷改性样品在低温（500℃）和高温（1200℃）下更能提高氧化铝的比表面积和孔容,稳定氧化铝的表面结构和形态。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 前言
• 第一章 文献综述
• 1.1 概述
• 1.2 活性氧化铝特点
• 1.2.1 活性氧化铝的孔结构
• 1.2.2 表面酸性
• 1.3 烧结和相变机理
• 1.4 活性氧化铝改性研究
• 1.4.1 助剂改性
• 1.4.2 镧改性氧化铝研究
• 1.4.3 铈改性氧化铝研究
• 1.4.4 钡改性氧化铝研究
• 1.4.5 磷改性氧化铝研究
• 1.5 课题研究背景与意义
• 第二章 凝胶法制备含磷氧化铝
• 2.1 实验原理
• 2.2 药品与试剂
• 2.3 主要仪器设备
• 2.4 实验部分
• 2.4.1 实验准备
• 2.4.2 实验流程和步骤
• 2.5 表征方法
• 2.5.1 X 射线衍射实验（XRD）
• 2.5.2 BET 比表面及孔容孔分布的测定
• 2.5.3 红外光谱分析
• 2.5.4 固体核磁共振（NMR）
• 第三章 实验结果与讨论
• 3.1 磷对活性氧化铝晶型的影响
• 3.2 磷对活性氧化铝表面形态的影响
• 3.3 磷对活性氧化铝表面酸性的影响
• 3.3.1 普通红外分析结果
• 3.3.2 红外吡啶吸附实验结果
• 3.4 磷对氧化铝的稳定机理研究
• 3.4.1 晶粒尺寸
• 3.4.2 磷在氧化铝中的存在方式
• 3.4.3 稳定机理
• 3.5 小结
• 第四章 不同金属元素对活性氧化铝的改性研究
• 4.1 概述
• 4.2 实验设计
• 4.3 实验部分
• 4.3.1 药品与试剂
• 4.3.2 制备流程
• 4.4 表征方法
• 4.5 实验结果与讨论
• 4.5.1 比表面分析结果
• 4.5.2 孔结构分析结果
• 4.5.3 红外分析结果
• 4.6 小结
• 第五章 结论
• 参考文献
• 发表论文和参加科研情况
• 致谢