中国粉体网讯 随着人民生活水平的提高，汽车开始普及于绝大多数家庭。但是，汽车在带给我们方便的同时，也造成了污染。汽车尾气污染物主要包括CO2、CO、NO、NO2、Pb、SO2、未燃碳氢化合物HC及颗粒物(包括铅化合物、碳黑颗粒和油雾等)。这些有害的毒物污染大气，危害着人类的健康。随着汽车的普及和人们对汽车尾气污染危害认识的加深，要求控制汽车尾气污染的呼声越来越高。
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采用汽车尾气净化催化剂极大地减轻了城市的大气污染。在催化剂设计与开发方面，不断地寻求更高效、专一的催化剂，把先进的科学技术运用到实际汽车工业生产中。因此，对汽车尾气净化催化剂和载体的研究已成为当务之急。
1 为什么用氧化铝作载体？
氧化铝由于具有很好的化学稳定性，低温氧化铝具有较大的比表面积，优良的机械性能、良好的耐热震性能等优点，而广泛应用于催化剂载体。
活性氧化铝(主晶相为γ－Al2O3)具有比表面积大和价廉易得等优点。活性氧化铝具有丰富的孔道，并相互连通，具有较大的孔容积和比表面积，其微孔表面具备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损、耐高温和抗氧化等，且其可塑性好，可以制成圆筒形、球形、蜂窝形等，所以在国内外被广泛用作石油炼制催化剂、汽车尾气净化催化剂、加氢及加氢脱硫催化剂等的载体。
2 氧化铝载体的制备方法
氧化铝载体的制备过程很大程度上决定了其孔结构的分布。氧化铝载体制备方法主要有两种：拟薄水铝石脱水法和溶胶-凝胶法。
2.1拟薄水铝石脱水法
拟薄水铝石脱水方法是将拟薄水铝石在高温下煅烧，脱去水后形成氧化铝。根据原料不同，可分为沉淀法、碳化法和醇铝水解法。
沉淀法是制备拟薄水铝石的常见方法，根据沉淀剂不同可分为碱沉淀法和酸沉淀法。具体制备过程为：以铝盐或铝酸盐为原料，用碱从铝盐溶液中沉淀出一水合氧化铝(碱沉淀)，或用酸从铝酸盐溶液中沉淀出一水合氧化铝(酸沉淀)，沉淀物经洗涤、干燥、煅烧后获得拟薄水铝石。沉淀法具有操作简单、成本低、易于工业化生产的特点，但影响因素较多(溶液的pH、浓度、温度等)，且形成分散性较好粒子的条件较苛刻。
碳化法利用CO2和偏铝酸钠反应制备拟薄水铝石，反应如下：
水合氧化铝Al(OH)3经老化后可得拟薄水铝石。该方法操作简单、产品质量高、无污染、成本低，且能制备具有高催化活性、优异的抗腐蚀性和高比表面积的氧化铝。其最大的优点是低投入高回报，因此目前许多铝厂开始采用碳化法生产拟薄水铝石制备氧化铝。
2.2溶胶-凝胶法
随着对材料合成工艺研究的不断深入，溶胶-凝胶法载体制备发展迅猛。溶胶-凝胶法是以金属有机化合物或无机盐为前驱体，加入纯水或有机溶剂配成溶液，反应后形成溶胶，溶胶经凝胶化、干燥、焙烧等步骤，最终得到氧化铝。
通过溶胶-凝胶法可获得比表面积高、活性高、孔径分布较集中且具有一定有序性的大孔氧化铝，但粒径不均匀且较大，易团聚。
综上所述，氧化铝制备工艺目前依旧是在传统工艺(拟薄水铝石脱水法)上改进，其中碳化法因经济环保，成为生产工业氧化铝的主要方法。溶胶-凝胶法所制氧化铝具有更均一的孔径分布，受到重视，是一种具有潜力的方法，但需改良制备工艺才能实现工业应用。
3 如何提高氧化铝性能
随着人民环保意识的增强，对汽车尾气净化提出了新的要求，需对氧化铝进行改性以达到高效的催化性能。提高氧化铝性能的方法有扩孔剂法和添加助剂法。
扩孔改性可改善传质、提高活性位点的有效利用率、增强抗结焦性能。扩孔方法主要有自组装法、水热处理法、扩孔剂法。其中自组装法可获得较均一的孔径分布和较大的比表面积，但仍处在研究阶段；水热处理法虽然应用较普遍，但存在安全隐患；传统扩孔剂法所制氧化铝载体孔道较弥散、强度较低。
各种改性方法都各有特点，可根据实际需求采用相应的改性方案。
4 小结
目前汽车尾气的发展方向就是想法设法的去改善催化剂的性能、尽量降低催化剂的成本、提高其使用寿命。现有氧化铝改性方法仍不能满足市场需求，制备特定反应所需的氧化铝载体仍是目前主要的研究内容。为了我们的健康，还一个“干净”的地球，我们必须不断地去钻研，寻找更好的办法去解决汽车尾气污染问题。
参考来源：
【1】陈玮，等.氧化铝在汽车尾气催化剂载体中的应用研究.新材料工艺.2006.
【2】张文毓.机动车尾气净化催化剂研究与应用.精细石油化工进展.2019.
【3】车洪生，等.汽车尾气净化用氧化铝制备技术研究.广州化工.2021.
【4】孙克宁，等.氧化铝载体改性及其应用研究进展.过程工程学报.2019.
（中国粉体网编辑整理/星耀）
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