Како захтеви за катализом у областима као што су рафинација, хемијска индустрија угља, фина хемијска индустрија, хемијска медицина, еколошка катализа итд., настављају да расту, чисти носачи глинице више не могу да испуне захтеве катализатора, што доводи до све већег интересовања за истраживање технологије припреме композитних материјала на бази активне глинице{1}}. Материјали од алуминијума се могу поделити на модификоване материјале на бази глинице-и композитне материјале на бази глинице-. Први не мења структуру Ал2О3, док други мења структуру оквира. Модификовани материјали на бази глинице- углавном мењају површинска својства Ал2О3 увођењем мањих адитива као што су силицијум диоксид (СиО2), титанијум диоксид (ТиО2), реткоземни елементи, фосфор итд. Модификовани материјал и даље има глиницу као главну структуру тела, а садржај модификованих елемената углавном не прелази 10%. Композитни материјали на бази глинице-, са друге стране, уводе већи садржај адитива као што су силицијум диоксид (СиО2), титан диоксид (ТиО2), реткоземни елементи итд., кроз специфичне методе припреме, што резултира значајним разликама у структури оквира алуминијумских материјала у поређењу са појединачним материјалима од алуминијума.
И модификовани материјали на бази глинице-и композитни материјали на бази глинице-поседују многа јединствена физичко-хемијска својства, као што је способност прилагођавања интеракције између носача и активне компоненте, промене морфологије активних места, побољшања активности или селективности катализатора итд.
Модификовани материјали на бази глинице{0}:
Утицај модификације ТиО2 на својства глинице:
Увођење ТиО2 у носаче глинице може утицати не само на структуру пора и површинску киселост носача већ и на електронску структуру активних компоненти након пуњења, као и на интеракцију између активних компоненти и носача и активност катализатора.
Утицај модификације ТиО2 на структуру пора:
Увођење титана у материјале од алуминијума ради модификације резултира смањењем специфичне површине и запремине пора модификованог материјала са повећањем количине унешеног титанијума, углавном због заузимања атома титанијума у порама глинице.
Структурни ефекти модификације ТиО2:
Може побољшати интеракцију између металних активних компоненти и носача.
Електронски ефекти модификације ТиО2:
У реакцијама хидрогенације, ТиО2 може да делује као промотер електрона, олакшавајући пренос електрона са носача на метал, помажући на тај начин да се генерише координирано незасићена места и појачава активност хидрогенације катализатора.
Уобичајене методе модификације ТиО2:
Модификација ТиО2 се обично уводи путем метода као што су слични адитиви или увођење металних јона. Типичне методе припреме укључују копреципитацију (таложење ТО2 на -Ал2О3, алуминијумски сол, итд.), таложење паре, импрегнацију итд.
Утицај модификације СиО2 на својства глинице:
СиО2 је најчешће коришћени модификатор за глиницу. Сам по себи скоро да нема киселости, али када се комбинује са Ал2О3 као додатком или приликом формирања композитних оксида СиО2-Ал2О3, може у великој мери повећати слабу киселост Ал2О3 површина и створити Бронстедову киселину. Поред тога, такође може побољшати интеракцију између носача и активне металне компоненте.
У поређењу са Ал2О3 материјалима, СиО2 материјали имају веће специфичне површине и слабију интеракцију са металним активним компонентама. Увођење СиО2 за модификацију Ал2О3 може помоћи у побољшању дисперзије активних компоненти на носачу. Увођење одговарајуће количине СиО2 у Ал2О3 може ефикасно смањити површину Ал3+ Ал2О3, слабећи снажну интеракцију између активне компоненте и носача у катализатору.
Утицај модификације СиО2 на структуру пора:
Увођење СиО2 у глиницу може значајно повећати запремину пора и величину пора материјала од алуминијума. Запремина пора и специфична површина СиО2-модификованих серија псеудобемитних материјала које припрема компанија Сасол постепено се повећавају како се садржај СиО2 повећава са 1% на 10%.
Утицај модификације СиО2 на киселост површине:
Различите кисело{0}}базне каталитичке реакције захтевају различите киселе особине материјала: у изомеризацији, размени водоника и другим реакцијама, каталитичка активна места су концентрисана у јаким киселим местима; у нормалном октанском крекингу, полимеризацији пропилена и другим реакцијама, каталитичка активна места су концентрисана у слабијим киселинским местима; док у реакцијама дехидратације могу да играју улогу и јака кисела и слаба кисела места. Стога је одабир носача са одговарајућом јачином киселине, дистрибуцијом и типом кључан за осигурање активности катализатора.
Уобичајене методе модификације СиО2:
У припреми псеудо{0}}бемита, СиО2 се може унети током старења увођењем неорганских соли као што је натријум силикат као извора силицијума, или њиховим увођењем пре старења. Пошто је структура пора псеудо-бемита формирана пре старења, без обзира да ли је унета пре или током старења, неорганске соли као што је натријум силикат су лако у контакту са псеудо-бемитом у облику агрегата, што доводи до неравномерног контакта између СиО2 и АлО{11О2 материјала, чиме утичу на својства површине Си11О2. Због тога је најчешћи начин за увођење СиО2 за модификацију да се уведе током процеса обликовања, односно мешања и обликовања псеудо-бемита и аморфног силицијум диоксида-алуминијума, или обликовање након третирања комерцијално доступног псеудо-бемита. Коришћење аморфног силицијум-диоксида-алуминијум-оксида за модификацију током процеса обликовања реформисања носача катализатора пре-хидрогенације може значајно повећати специфичну површину и површинску киселост носача и катализатора, а катализатор припремљен са силицијум-модификованим носачем алуминијума такође значајно побољшава активност хидросулфура.
Друге модификације и њихов утицај на својства глинице:
У циљу побољшања термичке стабилности, механичке чврстоће, структуре пора и површинских својстава глинице, најчешће коришћене модификације неорганских једињења укључују модификацију магнезијум оксида, модификацију оксида ретких земаља, модификацију баријум оксида, модификацију бората, модификацију фосфата, модификацију сурфактанта, модификацију чађе и модификацију молекуларног сита, итд.
Модификација оксида ретких земаља:
Глиница има најмање осам типова кристала, од којих су неки хомогени, али су неки прелазни, али када је температура изнад 1200 степени, сви се трансформишу у исти стабилан коначни производ, -Ал2О3. У области катализе, да би се побољшала термичка стабилност и каталитичка активност активне глинице, неопходно је инхибирати фазни прелаз глинице на собној температури. Елементи ретких земаља имају посебне спољашње расподеле електрона, веће јонске радијусе, више тачке топљења и већу хемијску активност. Мала количина која се додаје глиници може значајно побољшати термичку стабилност глинице.
Модификација оксида ретких земних метала може се додати током припреме носача алуминијума или након што је припрема носача алуминијума завршена, као што је модификација импрегнације или модификација премаза.
Модификација фосфора:
Фосфор, као важан адитив за катализаторе хидрогенације, може побољшати електрохемијска својства површине и површинску киселост катализатора, смањити стопу таложења угљеника на катализатору и помоћи катализатору да стабилно ради током дужег периода. Увођење фосфора у глиницу не само да може да промени активност катализатора хидрогенације, већ и да промени селективност катализатора хидрогенације.
Модификација молекуларних сита
Молекуларна сита поседују добро-уређену кристалну структуру, микропоре уједначене величине, огромну специфичну површину, способност размене катјона са каталитичким својствима због избалансираних негативних наелектрисања оквира и присуство посебних структурних својстава као што су компоненте које нису-које могу постојати унутар структуре оквира, што чини најефикаснијим молекуларним ситом за мачке и мачкама. У поређењу са молекуларним ситом, алуминијум оксид, као једна од важних компоненти носача катализатора, испољава карактеристике као што су висока специфична површина, велика запремина пора и шира дистрибуција величине пора. Уградња молекуларних сита у структуру алуминијум оксида омогућава припрему катализатора са врхунским каталитичким перформансама
Модификација бора
Дејство бора на носаче Ал2О3 углавном се манифестује у два аспекта: 1) смањење броја центара јаке киселине у катализатору и повећање броја центара слабе киселине и средње{3}}јаких киселина; 2) мењање структуре и морфологије Ал2О3 носача, утичући на дисперзију и слагање активних компоненти на носач.