非晶铝化合物合成新型催化剂后，可以应用在石油精炼的哪些方面？
氧化铝和氢氧化铝由于品种繁多，用途十分广泛，特别是石油化工、石油炼制方面用到氧化铝和氢氧化铝。
然而由于非晶态铝化合物合成的复杂性以及研究中遇到的问题，非晶态铝化合物的研究还不够深入，术语的模糊性阻碍了非晶态铝化合物的研究。
本工作重点介绍了不同制备非晶态铝化合物的结构方法、性质以及决定其应用的因素。
非晶态铝化合物在石化产品中起到了正反两方面的作用，然而在石油炼制中，磷化合物在石油升级中表现出了良好的催化性能。
接下来我给大家介绍一下非晶态铝化合物在石油精炼中的作用。
氧化铝在全球石化行业中应用广泛
在合成过程中形成多种物理化学性质，是各种石油化工、炼油工艺中的吸附剂-催化剂，也是催化剂载体。
氧化铝用作工业排放中和中使用的氧化物催化剂的载体，以及加氢、氢解、重整和加氢处理催化剂，其中活性组分是Cr、Mo、Ni、W的氧化物或金属。
在加氢过程中以及在镍催化剂存在下，氧化铝的热稳定性提高到600-700°C，扩大了其应用范围。
加氢催化剂组合物中的载体不仅起着惰性稀释剂的作用，而且参与活性相的形成。
到目前为止，各种具有高比表面积的材料已被用作加氢催化剂的载体，例如活性炭、铝硅酸盐、硅胶、镁和钛等金属的氧化物以及沸石。
然而，γ-氧化铝被认为是一种有效的催化剂载体，在后续的联合加氢处理工艺中能提供高性能和选择性，而载体的改性可以提高催化潜力和效率。
γ-氧化铝的广泛应用是由于氧化铝根据合成条件具有不同的表面性质。
合成 γ-铝及其晶体前体已为人所知很长时间，因此对其进行了深入研究。
单一氢氧化物的合成主要是通过有机物和无机铝盐的水解、溶胶-凝胶技术、从含铝酸性溶液中碱沉淀氢氧化物等方法。
但所有勃姆石和拟勃姆石合成方法都会生成非晶态的铝化合物，这些化合物在煅烧过程中会转化为结构无序的氧化铝，在催化反应和再生条件下不太稳定。
同时非晶态氧化铝与晶态γ-氧化铝性质存在很大差异，如果氧化铝前驱体中含有非晶态化合物，部分氧化铝催化剂在制备过程中催化反应变得不可预测，导致催化性能不可重复，最终导致催化效率的损失。
因此，非晶态铝被认为是石化工业中不受欢迎的化合物。
然而，非晶态铝化合物的选择性合成和改性可以制备出一类新型的非晶态水溶性催化剂，非晶态铝化合物与所有非晶态结构一样具有很高的反应活性，而氧化铝的凝胶结构则开辟了新的应用潜力。
钴盐改性催化剂可应用于石油精炼，特别是重油和天然沥青的改质。本文综述了非晶态铝化合物的一些方面、独特性能和合成方法。
非晶态铝化合物对各种过程的催化，以及非晶态铝化合物在石化产品中的作用及其在石油精炼中的应用潜力。
我们的目的是总结非晶态铝化合物在催化领域的研究现状，强调研究中遇到的问题并考虑它们在石油精炼中的应用。
非晶态铝化合物合成的几个问题
独特性质及研究问题 非晶态氢氧化铝结构无序，内部体积较大，由于含水量高，分散性较好，粒径不超过0.3nm。
无定形和无序的氢氧化铝可以在沉淀过程中通过离子相互作用形成聚集体。
非晶态沉淀的形成包括以下几个阶段：
此时非晶态沉淀物的短程有序结构根据条件可形成两种初级粒子类型，最小尺寸可达1.2~1.6纳米。
在文献中，氢氧化铝通常被描述为非晶态。然而，也有一些有机和无机铝盐在其结构中含有自由基和酸性残基。
它们取代了氢氧化铝中的一个或多个羟基，因此，辨别非晶态氢氧化铝及其主盐对非晶态氧化铝化合物性质的影响具有重要意义。
氢氧化铝的合成方法很多，如机械化学活化法和热化学活化法、沉淀法、铝盐煅烧法、氧化铝和氢氧化铝的水热处理法、有机铝化合物水解法等。
每种方法都有各自的优点和缺点，许多科学论文对此进行了详细描述。
然而，除水热处理外，所有方法合成过程中不可避免地会出现非晶态氧化铝化合物的形成问题，这一问题尚未得到充分研究。
众所周知，非晶态铝化合物能降低沉淀物的渗透性和催化毒物对氢氧化铝的冲洗。
此外，由于缺乏有关其热稳定性和其他特性的数据，它们会不可预测地影响氧化铝催化剂的性能。
因此，针对非晶态铝化合物的形成进行氢氧化铝的研究具有重要的科学意义。
机械化学活化、热化学活化和热离心活化
脉冲活化法如机械化学活化、热化学活化、热离心活化等在氧化铝载体及催化剂的合成中应用广泛，所有活化方法的共同特点是对初始氢氧化铝的暴露时间较短，目的是破坏其晶体结构，形成X射线非晶态产物。
机械和化学活化过程中的相变是由于研磨过程中的高压和高温或整个系统的显著加热造成的。
由于三维结构的破坏，活化产物的脱水发生在比初始材料更低的温度下，而机械化学活化产物的X射线非晶态氧化铝在煅烧过程中主要形成γ-Al2O3氧化物，而不含γ-Al2O3杂质。
但这也带来了一些缺点，例如能耗高、产品质量差。
三水铝石经热化学活化后快速升温、快速冷却得到的非晶态氢氧化铝活性较高，结构元素接近初始氢氧化物，但成分与氧化铝相似，热化学活化的闪蒸产物经400℃煅烧，生成非晶态氢氧化铝。
当温度＞600℃时，促进了非晶态组分的结晶，晶态组分转变为η-Al2O3和χ-Al2O3；当温度＞900℃时，非晶态氢氧化铝含量超过50%wt。
DSC曲线显示，在高温范围内发生放热反应，因为会结晶成高温氧化铝。
CTA产品在400℃热处理后结晶为γ-Al2O3，其量随温度升高而增加。氧化铝的低温形貌与初级粒子的尺寸和形状以及它们对接的方式有关。
CTA产物的结构与γ-Al2O3相似，表明三水铝石在非平衡处理过程中发生了特殊的结构变化。
然而，γ-Al2O3产物中含有临界量的Na2O作为催化剂，且其粒径较大，这使其形成与TCA产物一样复杂。
在此背景下，对热化学和离心化学活化的产物进行水合，以获得假薄水铝石并减少不需要的杂质的量。
采用水热法或常压法对TCA产品进行水合反应，根据不同的反应温度、时间、介质pH值按方案进行水合反应。
根据介质的 pH 值，分子电离过程如下
如果水合是在碱性介质中进行的，则可能形成三羟铝石或三水铝石。
在酸性介质的水热条件下可以得到拟薄水铝石，即使拟薄水铝石含量最高可达20%wt，水热产物的组成中仍然存在非晶相，这可以用氧化铝氧化物缺乏相均质性来解释。
活化产品有一定的优势，比如从技术方案上排除了“湿式”操作的可能性，但也存在很多类似的缺点，最重要的是相位非均匀性程度高，这主要是由于脉冲冲击的复杂性造成的。
沉淀法
沉淀是获取氢氧化铝的一种广泛使用的方法，氢氧化铝用于生产氧化铝载体和催化剂。
众所周知，酸性和碱性沉淀法具有重要的实际意义，可以合成结晶氢氧化物，例如三水铝石、假薄水铝石或勃姆石。
酸性过程是通过从酸性和碱性溶液中沉淀铝盐或反之亦然来进行的。
然而，在铝酸钠工艺中，当氢氧化铝从铝酸钠中沉淀出来时，产品中会观察到相当浓度的Na。
钠会毒害氧化铝催化剂，并且需要大量的清洗操作，因此酸沉淀通常是获取氢氧化铝的首选方法。
沉淀法包括如下几个步骤，每个步骤对合成的氢氧化铝的物理和化学性质都有一定的影响。
产品的决定性特性是沉淀、陈化和洗涤阶段。沉淀条件对相组成的影响通过pH值、温度、溶剂浓度和混合速率来评估。陈化时间决定了氢氧化铝的晶粒大小和孔隙率。溶于水的铝盐和碱性铝酸盐容易水解和缩合。
因此溶液中存在单、双和多聚铝离子，同时结晶性氢氧化铝的形成又是由沉淀阶段铝盐水解生成的非晶态多羟基复合物的结构决定的。
在低pH值和温度下，沉淀阶段会形成尺寸为0.3纳米的细小无定形颗粒。随着温度和pH值的升高，会形成类金刚石针状结构，链长可达60至100纳米。
在高pH值、室温条件下，非晶相转变后的主要沉淀产物大于50%wt，为含有拟薄水铝石杂质的高纯度汞齐石，且其含量随陈化时间的增加而降低。
在老化过程中，许多初级粒子发生定向增生，结果导致特定共生体的外表面形成氢氧化铝的内表面。在含汞石的形成过程中，结构元素是可以通过电子显微镜目视观察到的高阶粒子。
陈化时间的长短也导致氢氧化铝中杂质离子的洗脱，从而决定了所得氢氧化铝晶体的大小和孔隙结构。拟薄水铝石和薄水铝石的合成主要采用硝酸盐-氨水不连续沉淀法。
然后将所得产物用于以连续沉淀模式合成氧化铝载体和催化剂，其中系统的所有参数由于安装而保持不变，并且产品连续从缓冲溶液中排出。它通过减少母液中形成的沉淀物的老化来增强氢氧化铝表面。
从可溶性硝酸铵盐中沉淀并洗出含量高达20%wt的氢氧化铝。
硝酸盐被认为属于主盐结构，主盐含量随着pH值、温度和陈化时间的增加而降低。
在所有情况下，水解可分为三步。第一步，当达到所需条件pH=6，温度20◦C时，氨和硝酸铝溶液放出，形成具有无定形结构的稳定碱性盐。
当pH值升至11，温度高于50℃时，无定形结构迅速水解，其结构中NO3−的含量由19%wt显著降低至0.6%wt。
在第二步中，只要 pH 值较低，原盐的量在室温下可以保持不变。当 pH > 9 时，OH− 离子的数量和水解深度增加，而 NO3− 的量进一步减少。
当温度<50°C且老化时间较长时，进入第三阶段，体系失去稳定性，发生完全水解，即氢氧化物结晶的开始。
当温度>50℃时，水解反应在第一阶段结束后立即进行，即沉淀物中主盐的量还不稳定。第二阶段水解反应的存在，即在一定条件下沉淀物中主盐的稳定性，可以通过第一阶段水解过程中主盐与无定形氢氧化物之间的结构不平衡来解释。
直到沉积物中的离子浓度趋于恒定并等于环境中羟基离子的浓度时，它才会保持其结构，增加聚合深度，形成一种或另一种结晶氢氧化铝。
沉淀阶段的水解和聚合过程同时进行，生成的氢氧化铝沉淀中会含有一定量的主盐，在较高的水解程度下开始结晶。
因此，该工艺首先对20-40％重量的无定形氢氧化氧化铝进行脱水，而无需完全水解氧化铝盐。
主盐的水解并不在沉淀形成阶段结束，而是在洗涤阶段继续进行，因此工业上的沉淀产物除含有结晶性氢氧化铝外，通常还含有非晶态的铝化合物、主盐和非晶态的氢氧化铝。
假薄水铝石是由于无定形氢氧化铝在缩合和聚合过程中脱水而形成的，在此过程中，水从高度水合的凝胶中释放出来。
然而，薄水铝石的形成是通过拟薄水铝石的溶解而发生的，其限制阶段是其成核。
关于用沉淀法制备的非晶态铝化合物的研究很少，这严重影响了所得氢氧化铝表面的孔隙率。随着主盐结构中 NO3− 含量的增加，比表面积急剧下降。
这是由于干燥过程中初级颗粒聚集形成大的二次聚集体，其尺寸随着NO3−基团含量的增加而增大。
因此，比表面积仅由聚集体的外表面决定，并随着沉淀物中主要铝盐水解的增加而增加到最大值，这是给定 pH 值和温度的特征。最大比表面积对应于沉淀物成分中 NO3− 的最小量，达到 500 m2/g，导致粒度约为 4 nm。
随着沉积物成分中原生盐含量的增加，表面积不仅由于原生颗粒的尺寸而减小，而且还由于它们的累积而减小，使得吸附的气体分子无法进入表面。
由于非晶态铝化合物的结构无序，用物理、化学方法对其进行研究十分复杂，因此非晶态铝化合物的衍射谱图通常在一定范围内出现较宽的晕圈。
同时，在低pH=5时，硝酸氨法凝胶状沉淀产物的衍射图谱中出现了弥散的强峰。
非晶态铝化合物在热分解过程中的相变与中间阶段的结晶氢氧化物不同——非晶态氧化铝在结晶为γ-Al2O3之前形成稳定相。
然而，非晶态铝化合物转变为非晶态氧化物并进一步转变为γ-Al2O3 的温度范围尚未明确确定。
从下表可以看出，非晶态氢氧化铝和碱性盐在400 ◦ C以上的温度下转变为非晶态氧化铝，并在750 ◦ C时保持稳定。氧化物非晶态结构的稳定性是由于样品中存在残留的酸性阴离子，从而使其稳定。
溶胶-凝胶法（酒精技术）
用于制备催化剂和载体的高纯度、大比表面积氢氧化铝主要采用昂贵但高效的溶胶-凝胶法合成，该法可生产出高纯度的细铝矿和拜耳石。
第一种方法是基于齐格勒反应，用于生产更高级的线性醇，而第二种方法是该公司开发的铝醇盐水解法，由于除了容易获得的氢气之外，没有副产物，因此更受青睐。
铝醇的水解是通过亲核取代机理进行的，因为烷氧基-OR基团的电负性相对较高，使原子能够进行亲核攻击。烷氧基对水解速率有显著影响，因此羟基取代第二和第三个烷氧基的速度总是较慢。
在铝醇水解过程中，生成的勃姆石首先形成无定形的凝胶，在进一步热处理过程中转变为更稳定的形态；在铝醇水解合成氢氧化铝过程中，还会生成低聚物颗粒。
铝氧烷含有两个铝原子 [>Al-O-Al