[发明专利]片状晶粒薄水铝石及其制备方法

说明书

一种片状晶粒薄水铝石，其晶粒的D₍₂₀₀₎/D₍₀₀₂₎＝0.5～1.5，D₍₀₂₀₎/l＝0.05～0.6，其中l＝1/2[D₍₂₀₀₎²+D₍₀₀₂₎²]^1/2，所述D₍₀₂₀₎、D₍₂₀₀₎和D₍₀₀₂₎分别为根据薄水铝石的X射线衍射曲线中沿(020)晶面、(200)晶面和(002)晶面方向衍射峰的半峰宽，由Sherrer公式计算的晶粒尺寸。该薄水铝石晶粒结构规则，晶粒尺寸均一，由其焙烧制备的γ‑Al₂O₃具有较多的强酸和中强酸。

技术领域

本发明为一种水合氧化铝及其制备方法，具体地说，是一种片状晶粒薄水铝石及其制备方法。

背景技术

γ-Al₂O₃是应用极为广泛的非均相催化剂载体之一，尤其是在石油炼制、石油化工及精细化工领域，如作为催化加氢、催化重整及异构化催化剂的载体。其大的比表面积(一般大于150m²/g)有利于活性金属组分的分散，表面酸性也为某些催化反应过程(如催化重整、低碳烷烃异构化等)提供了部分酸中心。γ-Al₂O₃作为一种催化材料，其宏观物性及在各领域的催化性能都得到了较多的研究，而对γ-Al₂O₃表面性质的研究相对较少。近年来，研究者发现，γ-Al₂O₃的表面性质，尤其是γ-Al₂O₃载体暴露晶面的种类和比例也会影响催化剂性能，因此，对γ-Al₂O₃载体晶粒暴露晶面进行调控，是改进催化剂的性能的一条新的途径。

γ-Al₂O₃由薄水铝石在一定温度下焙烧得到，现有研究表明，薄水铝石向γ-Al₂O₃的转变过程，是一个Al和O原子在结构上发生短程重排的拓扑过程，在转变过程中，薄水铝石的晶粒形貌在γ-Al₂O₃中得到了很好的保持，且薄水铝石的暴露晶面与γ-Al₂O₃的暴露晶面之间具有确定的对应关系。根据Digne等人的研究结果(Digne M,Sautet P,RaybaudP,et al.Structure and stability of aluminum hydroxides:a theoretical study[J].J Phys Chem B,2002,106(20):5155-5162)，薄水铝石转变为γ-Al₂O₃的过程中，薄水铝石晶粒的(010)晶面和(100)晶面转变为γ-Al₂O₃的(110)晶面，薄水铝石晶粒的(101)晶面转变为γ-Al₂O₃的(111)晶面，薄水铝石晶粒的(001)晶面转变为γ-Al₂O₃的(100)晶面。因此，要实现对γ-Al₂O₃晶粒暴露晶面的精确调控，根本在于对薄水铝石晶粒暴露晶面，也就是薄水铝石晶粒形貌进行精确的调控。

现有研究发现，在薄水铝石的制备过程中，对其晶粒形貌起决定性作用的步骤为氢氧化铝浆液的老化阶段，在老化过程中，薄水铝石晶粒在液相环境中生长，固相晶粒表面的原子与体相中原子的配位结构具有较大差别，晶粒表面原子是亚稳态的，而晶粒生长的驱动力则是使表面自由能最小化，因此，表面自由能最低的晶面成为晶粒的优势晶面。根据Gibbs吸附定律，在晶粒生长或溶解过程中，固相晶粒自动从液相中吸附或向液相中脱附能够降低其表面能的物种，从而维持整个晶粒的表面能在最低的状态。