ตัวเร่งปฏิกิริยาของอลูมินาที่เปิดใช้งาน

อลูมินาเปิดใช้งานเป็นรูปแบบที่สำคัญที่สุดของตัวเร่งปฏิกิริยาอลูมินาในอุตสาหกรรมมักจะอ้างถึง-al₂o₃หรือη -al₂o₃ที่มีพื้นที่ผิวเฉพาะระหว่าง 150-400 m²\/g เมื่อเปรียบเทียบกับอลูมินาธรรมดาอลูมินาที่เปิดใช้งานมีพื้นที่ผิวเฉพาะขนาดใหญ่ขึ้นโครงสร้างรูพรุนที่สมบูรณ์ยิ่งขึ้น นับตั้งแต่การใช้งานอุตสาหกรรมครั้งแรกในปี 1940 อะลูมินาที่เปิดใช้งานได้กลายเป็นวัสดุเร่งปฏิกิริยาที่ขาดไม่ได้ในอุตสาหกรรมเคมีที่ทันสมัยและใช้กันอย่างแพร่หลายในกระบวนการอุตสาหกรรมที่สำคัญเช่นการแตกตัวเร่งปฏิกิริยา, hydrodesulfurization และการทำให้หมดกำลังไอเสียรถยนต์

ลักษณะโครงสร้างของอลูมินาที่เปิดใช้งาน

ประสิทธิภาพการเร่งปฏิกิริยาของอลูมินาที่เปิดใช้งานมีความสัมพันธ์อย่างใกล้ชิดกับลักษณะโครงสร้าง:

1. ความเป็นกรดของพื้นผิว: ไซต์กรดลูอิส (มีการประสานงานAl³⁺) และไซต์กรดBrønsted (กลุ่มไฮดรอกซิลพื้นผิว) พร้อมกันและความแข็งแรงของกรดและปริมาณกรดสามารถปรับได้โดยเงื่อนไขการเตรียมการ

2. โครงสร้างรูขุมขน: มันมีโครงสร้าง mesoporous (2-50 nm) ซึ่งเอื้อต่อการแพร่กระจายของสารตั้งต้น การกระจายขนาดรูขุมขนสามารถควบคุมได้ด้วยวิธีการเตรียม

3. ความเสถียรทางความร้อน: สามารถรักษาความมั่นคงของโครงสร้างในช่วงของ 500-800 ระดับและเหมาะสำหรับเงื่อนไขการเกิดปฏิกิริยาเร่งปฏิกิริยาส่วนใหญ่

4. กลุ่มไฮดรอกซิลพื้นผิว: กลุ่มไฮดรอกซิลพื้นผิวที่อุดมสมบูรณ์สามารถมีส่วนร่วมในปฏิกิริยาการเร่งปฏิกิริยาที่หลากหลายและยังเป็นไซต์ที่ใช้งานอยู่สำหรับการปรับเปลี่ยน

กลไกการเร่งปฏิกิริยาของอลูมินาที่เปิดใช้งาน

กลไกการเร่งปฏิกิริยากรด

ไซต์ที่เป็นกรดบนพื้นผิวของอลูมินาที่เปิดใช้งานสามารถกระตุ้นปฏิกิริยาที่หลากหลาย:

1. ปฏิกิริยาการคายน้ำ: โมเลกุลแอลกอฮอล์ถูกโปรตอนที่บริเวณที่เป็นกรดซึ่งจะช่วยขจัดโมเลกุลของน้ำให้เป็นโอเลฟิน

2. ปฏิกิริยาการแคร็ก: ภายใต้กลไกไอออนบวกคาร์บอนไฮโดรคาร์บอนโมเลกุลขนาดใหญ่จะได้รับความแตกแยก

3. ปฏิกิริยาไอโซเมอไรเซชัน: การจัดเรียงโครงกระดูกโมเลกุลใหม่ทำได้ผ่านตัวกลางไอออนบวกคาร์บอน

กลไกการเร่งปฏิกิริยารีดอกซ์

เมื่อโหลดด้วยโลหะทรานซิชันอะลูมินาที่เปิดใช้งานสามารถใช้เป็นตัวเร่งปฏิกิริยารีดอกซ์:

1. จัดเตรียมไซต์ยึดศูนย์ที่ใช้งานอยู่

2. การปรับสถานะอิเล็กทรอนิกส์ผ่านปฏิสัมพันธ์ระหว่างโลหะรองรับ

3. ทำให้อนุภาคนาโนโลหะที่กระจายตัวสูง

กลไกการเสริมฤทธิ์กัน

ในตัวเร่งปฏิกิริยาคอมโพสิตอลูมินาที่เปิดใช้งานสามารถสร้างเอฟเฟกต์เสริมร่วมกับส่วนประกอบอื่น ๆ :

1. การทำงานร่วมกันระหว่างไซต์ที่เป็นกรดและศูนย์โลหะ

2. การทำงานร่วมกันระหว่างไซต์ที่เป็นกรดต่าง ๆ

3. การทำงานร่วมกันระหว่างเอฟเฟกต์การกักเก็บรูขุมขนและไซต์ที่ใช้งานอยู่

แอปพลิเคชั่นตัวเร่งปฏิกิริยาของอลูมินาที่เปิดใช้งาน

สนามกลั่นปิโตรเลียม

1. ตัวเร่งปฏิกิริยาแคร็ก: เป็นส่วนประกอบหลักหรือผู้ให้บริการส่งเสริมการแคร็กของน้ำมันหนัก

2. Hydrotreating: ในฐานะผู้ให้บริการตัวเร่งปฏิกิริยาไฮโดรจิเนชันเช่น Co-Mo และ Ni-Mo

3. isomerization: กระบวนการ isomerization ที่ใช้ในการปรับปรุงจำนวนออกเทนของน้ำมันเบนซิน

เขตคุ้มครองสิ่งแวดล้อม

1. การทำให้บริสุทธิ์ของไอเสียรถยนต์: ในฐานะผู้ให้บริการโลหะมีค่าในตัวเร่งปฏิกิริยาสามทาง

2. การบำบัดก๊าซของเสียอินทรีย์: การเผาไหม้ตัวเร่งปฏิกิริยาเพื่อกำจัด VOCS

3. การบำบัดน้ำเสีย: ตัวเร่งปฏิกิริยาออกซิเดชั่นเปียกเพื่อลดมลพิษอินทรีย์

เขตอุตสาหกรรมเคมีชั้นดี

1. การคายน้ำแอลกอฮอล์ไปยังโอเลฟินส์

2. ปฏิกิริยาเอสเทอริฟิเคชัน

3. ปฏิกิริยาอัลคิเลชั่น

การปรับเปลี่ยนอลูมินาที่เปิดใช้งาน

การดัดแปลงกรด

1. การดัดแปลงฮาโลเจน: แนะนำ f, cl ฯลฯ เพื่อเพิ่มความเป็นกรดของลูอิส

2. ซัลเฟต: สร้างไซต์กรดซูเปอร์

3. การเติม heteroatom: แนะนำ b, p ฯลฯ เพื่อปรับความเป็นกรด

การดัดแปลงโครงสร้าง

1. กฎระเบียบโครงสร้าง mesoporous

2. การก่อสร้างช่องทางลำดับชั้น

3. การควบคุมสัณฐานวิทยา

การดัดแปลงคอมโพสิต

1. คอมโพสิตกับตะแกรงโมเลกุล

2. คอมโพสิตกับออกไซด์อื่น ๆ

3. คอมโพสิตกับวัสดุคาร์บอน

เป็นวัสดุเร่งปฏิกิริยาที่มีประสิทธิภาพและประหยัดอลูมินาเปิดใช้งานมีบทบาทที่ไม่สามารถถูกแทนที่ได้ในอุตสาหกรรมเคมีที่ทันสมัย ด้วยความก้าวหน้าของเทคโนโลยีการเตรียมการและการพัฒนาวิธีการจำแนกลักษณะความเข้าใจในการเร่งปฏิกิริยาของอลูมินาที่เปิดใช้งานยังคงลึกซึ้งยิ่งขึ้น ในอนาคตผ่านการผสมผสานระหว่างหลายสาขาวิชาตัวเร่งปฏิกิริยาอลูมินาที่เปิดใช้งานจะแสดงให้เห็นถึงค่าการใช้งานของพวกเขาในหลากหลายสาขาและมีส่วนร่วมมากขึ้นในการใช้เคมีสีเขียวและการพัฒนาที่ยั่งยืน