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关于催化剂、催化剂载体中的氧化铝涂层

2014-1-9 14:13:20

    催化剂载体的比表面积不到1m2/g,无法满足三效催化过程所需的有效气——固界面,需要在陶瓷载体上涂覆一层大比表面积多孔材料作为第二载体,以增加反应气体与催化剂的接触面积、提高三效催化反应的效率。活性氧化铝g-Al2O3是工业催化领域最常用、也是最主要的一种催化剂载体,具有吸附性好、比表面积大、热稳定性高等优点。车用催化剂最初就是以催化剂g-Al2O3球作为载体,目前车用催化剂绝大部分以g-Al2O3涂层作为第二载体。g-Al2O3涂层一般占载体重量的5—15%,涂覆氧化铝涂层可使载体比表面积增大到50-150m2/g以上,从而提供催化剂足够大的表面积,确保催化反应高效进行。

   氧化铝涂层在载体上的负载量、涂层与载体的结合强度、涂层的比表面积及涂层的微观特征等对三效催化剂活性组分和助剂的负载过程、负载质量、分散状态等都会产生很大的影响,从而最终影响三效催化剂的活性和使用寿命等。另外,若氧化铝涂层表面呈酸性,吸水率适度,也有利于催化剂活性组分的负载及催化反应的发生。
    催化剂、催化剂载体的工作温度可达到1000℃以上,且存在反复的加热升温和降温过程,这就要求氧化铝涂层具有很好的热稳定性。在高温和反复加热条件下氧化铝涂层会发生烧结或相变而失去热稳定性,从而导致涂层比表面积减小,催化剂活性降低。

    g-Al2O3涂层的烧结是指在高温下,g-Al2O3涂层中微粒不断长大、微孔不断闭合,不断失去其比表面积的过程。烧结的驱动力来自于g-Al2O3涂层较高的比表面能和晶格缺陷。g-Al2O3涂层比表面积减小的过程,是体系总能量的不断减小过程。根据化学热力学的能量最低原理,只要条件允许(如高温)烧结过程是不可避免的。


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