Alúmina activadaes la forma más importante de catalizador de alúmina en la industria, que generalmente se refiere a -al₂o₃ o η -al₂o₃ con una superficie específica entre 150-400 m²/g . en comparación con la alumina ordinaria, la alúmina activada tiene una superficie específica más grande, una estructura de poros más rica y más sitios activos de superficie, mostrando un mejor rendimiento catalítico .} 1940S, la alúmina activada se ha convertido en un material catalítico indispensable en la industria química moderna, y se usa ampliamente en procesos industriales importantes como el agrietamiento catalítico, la hidrodesulfurización y la purificación de escape de automóviles .
Características estructurales de alúmina activada
El rendimiento catalítico de la alúmina activada está estrechamente relacionado con sus características estructurales:
1. Acidez superficial: los sitios de ácido de Lewis (Al Al³⁺) y los sitios ácidos de Brønsted (grupos hidroxilo de superficie) existen simultáneamente, y la resistencia ácida y la cantidad de ácido se pueden ajustar mediante las condiciones de preparación .}
2. Estructura de poro: tiene una estructura mesoporosa (2-50 nm), que conduce a la difusión de reactivos . La distribución del tamaño de los poros puede regularse mediante el método de preparación .
3. Estabilidad térmica: puede mantener la estabilidad estructural en el rango de 500-800 grado y es adecuado para la mayoría de las condiciones de reacción catalítica .
4. Grupos hidroxilo de superficie: los grupos hidroxilo de superficie abundantes pueden participar en una variedad de reacciones catalíticas y también son sitios activos para la modificación .
Mecanismo catalítico de alúmina activada
Mecanismo catalítico ácido
Los sitios ácidos en la superficie de la alúmina activada pueden catalizar una variedad de reacciones:
1. Reacción de deshidratación: las moléculas de alcohol se protonan en los sitios ácidos, eliminando así las moléculas de agua para formar olefins .
2. Reacción de agrietamiento: bajo el mecanismo de catión de carbono, los hidrocarburos moleculares grandes sufren escisión de Bond .
3. Reacción de isomerización: el reordenamiento del esqueleto molecular se logra a través de intermedios de catión de carbono .
Mecanismo catalítico redox
Cuando se carga con metales de transición, la alúmina activada se puede usar como catalizador redox:
1. Proporcionar sitios de anclaje de centro activo disperso
2. modular el estado electrónico a través de la interacción de soporte de metal
3. estabilizar nanopartículas de metal altamente dispersas
Mecanismo catalítico sinérgico
En los catalizadores compuestos, la alúmina activada puede producir efectos sinérgicos con otros componentes:
1. sinergia entre sitios ácidos y centros de metal
2. sinergia entre diferentes sitios ácidos
3. sinergia entre el efecto de confinamiento de poros y los sitios activos
Aplicación catalítica de alúmina activada
Campo de refinación de petróleo
1. agrietamiento catalítico: como el componente o portador activo principal, promueve el agrietamiento de petróleo pesado
2. Hidrotreating: como portador de catalizadores de hidrogenación como Co-Mo y Ni-Mo
3. Isomerización: proceso de isomerización utilizado para mejorar el número de octanaje de gasolina
Campo de protección ambiental
1. Purificación de escape de automóviles: como portador de metales preciosos en catalizadores de tres vías
2. Tratamiento de gases de residuos orgánicos: combustión catalítica para eliminar VOC
3. Tratamiento de aguas residuales: oxidación húmeda catalítica para degradar contaminantes orgánicos
Campo de la industria química fina
1. Deshidratación de alcohol a olefinas
2. reacción de esterificación
3. reacción de alquilación
Modificación de alúmina activada
Modificación ácida
1. Modificación de halógeno: introducir f, cl, etc. . para mejorar la acidez de Lewis
2. sulfato: formar sitios super ácidos
3. Doping heteroatom: introducir B, P, etc. . para ajustar la acidez
Modificación estructural
1. regulación de la estructura mesoporosa
2. Construcción del canal jerárquico
3. control de morfología
Modificación compuesta
1. compuesto con tamices moleculares
2. compuesto con otros óxidos
3. compuesto con materiales de carbono
Como material catalítico eficiente y económico,alúmina activadajuega un papel insustituible en la industria química moderna . Con el avance de la tecnología de preparación y el desarrollo de los métodos de caracterización, la comprensión del efecto catalítico de la alúmina activada continúa profundizando . en el futuro, a través de la integración cruzada de múltiples disciplinas, la alúmina activada, las catalizaciones de alúmina demostrarán su valor de la aplicación en el rango de la aplicación de los fidentulaciones en el que el valor de los fideos de los fidelidad a la regla de la contribución de las múltiples. y desarrollo sostenible .