中國粉體網訊 隨著人民生活水平的提高，汽車開始普及于絕大多數家庭。但是，汽車在帶給我們方便的同時，也造成了污染。汽車尾氣污染物主要包括CO2、CO、NO、NO2、Pb、SO2、未燃碳氫化合物HC及顆粒物(包括鉛化合物、碳黑顆粒和油霧等)。這些有害的毒物污染大氣，危害著人類的健康。隨著汽車的普及和人們對汽車尾氣污染危害認識的加深，要求控制汽車尾氣污染的呼聲越來越高。
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采用汽車尾氣凈化催化劑極大地減輕了城市的大氣污染。在催化劑設計與開發方面，不斷地尋求更高效、專一的催化劑，把先進的科學技術運用到實際汽車工業生產中。因此，對汽車尾氣凈化催化劑和載體的研究已成為當務之急。
1 為什么用氧化鋁作載體？
氧化鋁由于具有很好的化學穩定性，低溫氧化鋁具有較大的比表面積，優良的機械性能、良好的耐熱震性能等優點，而廣泛應用于催化劑載體。
活性氧化鋁(主晶相為γ－Al2O3)具有比表面積大和價廉易得等優點。活性氧化鋁具有豐富的孔道，并相互連通，具有較大的孔容積和比表面積，其微孔表面具備催化作用所要求的特性，如吸附性能、干燥性能、表面活性及良好的耐磨損、耐高溫和抗氧化等，且其可塑性好，可以制成圓筒形、球形、蜂窩形等，所以在國內外被廣泛用作石油煉制催化劑、汽車尾氣凈化催化劑、加氫及加氫脫硫催化劑等的載體。
2 氧化鋁載體的制備方法
氧化鋁載體的制備過程很大程度上決定了其孔結構的分布。氧化鋁載體制備方法主要有兩種：擬薄水鋁石脫水法和溶膠-凝膠法。
2.1擬薄水鋁石脫水法
擬薄水鋁石脫水方法是將擬薄水鋁石在高溫下煅燒，脫去水后形成氧化鋁。根據原料不同，可分為沉淀法、碳化法和醇鋁水解法。
沉淀法是制備擬薄水鋁石的常見方法，根據沉淀劑不同可分為堿沉淀法和酸沉淀法。具體制備過程為：以鋁鹽或鋁酸鹽為原料，用堿從鋁鹽溶液中沉淀出一水合氧化鋁(堿沉淀)，或用酸從鋁酸鹽溶液中沉淀出一水合氧化鋁(酸沉淀)，沉淀物經洗滌、干燥、煅燒后獲得擬薄水鋁石。沉淀法具有操作簡單、成本低、易于工業化生產的特點，但影響因素較多(溶液的pH、濃度、溫度等)，且形成分散性較好粒子的條件較苛刻。
碳化法利用CO2和偏鋁酸鈉反應制備擬薄水鋁石，反應如下：
水合氧化鋁Al(OH)3經老化后可得擬薄水鋁石。該方法操作簡單、產品質量高、無污染、成本低，且能制備具有高催化活性、優異的抗腐蝕性和高比表面積的氧化鋁。其最大的優點是低投入高回報，因此目前許多鋁廠開始采用碳化法生產擬薄水鋁石制備氧化鋁。
2.2溶膠-凝膠法
隨著對材料合成工藝研究的不斷深入，溶膠-凝膠法載體制備發展迅猛。溶膠-凝膠法是以金屬有機化合物或無機鹽為前驅體，加入純水或有機溶劑配成溶液，反應后形成溶膠，溶膠經凝膠化、干燥、焙燒等步驟，最終得到氧化鋁。
通過溶膠-凝膠法可獲得比表面積高、活性高、孔徑分布較集中且具有一定有序性的大孔氧化鋁，但粒徑不均勻且較大，易團聚。
綜上所述，氧化鋁制備工藝目前依舊是在傳統工藝(擬薄水鋁石脫水法)上改進，其中碳化法因經濟環保，成為生產工業氧化鋁的主要方法。溶膠-凝膠法所制氧化鋁具有更均一的孔徑分布，受到重視，是一種具有潛力的方法，但需改良制備工藝才能實現工業應用。
3 如何提高氧化鋁性能
隨著人民環保意識的增強，對汽車尾氣凈化提出了新的要求，需對氧化鋁進行改性以達到高效的催化性能。提高氧化鋁性能的方法有擴孔劑法和添加助劑法。
擴孔改性可改善傳質、提高活性位點的有效利用率、增強抗結焦性能。擴孔方法主要有自組裝法、水熱處理法、擴孔劑法。其中自組裝法可獲得較均一的孔徑分布和較大的比表面積，但仍處在研究階段；水熱處理法雖然應用較普遍，但存在安全隱患；傳統擴孔劑法所制氧化鋁載體孔道較彌散、強度較低。
各種改性方法都各有特點，可根據實際需求采用相應的改性方案。
4 小結
目前汽車尾氣的發展方向就是想法設法的去改善催化劑的性能、盡量降低催化劑的成本、提高其使用壽命。現有氧化鋁改性方法仍不能滿足市場需求，制備特定反應所需的氧化鋁載體仍是目前主要的研究內容。為了我們的健康，還一個“干凈”的地球，我們必須不斷地去鉆研，尋找更好的辦法去解決汽車尾氣污染問題。
參考來源：
【1】陳瑋，等.氧化鋁在汽車尾氣催化劑載體中的應用研究.新材料工藝.2006.
【2】張文毓.機動車尾氣凈化催化劑研究與應用.精細石油化工進展.2019.
【3】車洪生，等.汽車尾氣凈化用氧化鋁制備技術研究.廣州化工.2021.
【4】孫克寧，等.氧化鋁載體改性及其應用研究進展.過程工程學報.2019.
（中國粉體網編輯整理/星耀）
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