磷對活性氧化鋁的穩(wěn)定作用機理

通過NMR、XRD、DRIFT等手段,研究磷在氧化鋁中的賦存方式,磷對活性氧化鋁的穩(wěn)定作用機理。磷在氧化鋁中分布越均勻、結(jié)合越牢固,其穩(wěn)定作用越強;磷的不同引入方式改變了氧化鋁中鋁離子的配位情況,六配位鋁離子越多,活性氧化鋁越穩(wěn)定。磷在氧化鋁表面以無定型態(tài)存在,改變了活性氧化鋁表面羥基的數(shù)量及性質(zhì),抑制了氧化鋁的脫羥基燒結(jié)和顆粒長大,提高了其熱穩(wěn)定性;磷在氧化鋁體相以單磷酸鹽形式存在,抑制了鋁離子的體相擴散,從而提高了氧化鋁的α相變溫度。此外,在水蒸汽環(huán)境中,Al-OH被不易脫除的P-OH取代,故活性氧化鋁的水熱穩(wěn)定性大幅提高。

在活性氧化鋁中引入磷可以提高氧化鋁的高溫?zé)岱�(wěn)定性,其中以5wt%的磷改性效果很好;1000℃以下,浸漬法制備的樣品具有很好抗燒結(jié)性能;1000℃以上,凝膠法制備的G樣品具有較好的熱穩(wěn)定性;用浸漬法和凝膠法在氧化鋁中引入磷,使γ-Al2O3降低了表面堿性。采用磷化鋁水解法制備體相晶胞磷改活性氧化鋁,水解法制備氧化鋁具有良好的高溫?zé)岱�(wěn)定性,α相變溫度提高到1300℃,體相晶胞中“錨定”的1wt%左右的磷是其穩(wěn)定的根本原因。磷在水解及煅燒過程中從-3價變至+5價,增加了氧化鋁中的陰離子空位,從而提高了活性氧化鋁的表面堿性。