一、实验原理

1．主要性质和用途

A1₂0₃是工业上常用的化学试剂，由于制备条件不同，具有不同的结构与性质。A1₂0₃按其晶型可分为8种，即a一Al₂O₃、β一Al₂O₃、γ一Al₂O₃.δ一Al₂O₃、η一Al₂O₃、x一Al₂O₃.k一Al₂O₃、ρ一A1₂0₃型。A1₂0₃可用作吸附剂、催化剂和催化剂载体。其中γ一Al₂O₃的表面积大，在大多数催化反应的温度范围内稳定性较好，故用途最广。γ一Al₂O₃被用作载体时，除可以起到分散和稳定活性组分的作用外，还可提供酸、碱活性中心，与催化活性组分起到协同作用。其L酸（Lewis酸）中心和碱中心是氧化铝水合物在焙烧脱水过程中形成的，但上述L酸中心很易吸水转变为B酸（Bronsted酸，质子酸）中心。氧化铝表面上由吸附水而产生的质子H⁺的B酸很弱，L酸很强，因此，氧化铝表面酸主要是L酸，具有强烈吸引亲核试刻的能力，可有效催化醇类的脱水过程。

2．合成原理

实验室中氧化铝的制备主要有发泡法、沉淀法、溶胶凝胶法等。其中沉淀法又分为酸沉淀法、碱沉淀法、配合沉淀法、均匀沉淀法等。其原理是：在一定温度和pH值下，向铝盐中加入沉淀剂，将得到的凝胶在合适的温度下分解、活化，即得γ一Al₂O₃。沉淀法议备简单易于操作，是目前工业上生产氧化铝的主要方法，但该方法制得的产品比表面积不是很大。

评价催化剂优劣通常是考查其活性、选择性和使用寿命三个指标。其中活性是基本前提，一般通过反应物料的转化率来衡量，而这一指标的高低和产品的晶型、孔隙率、表面积等指标，密切相关。

本实验采用NaOH作为沉淀剂制备γ一Al₂O₃，确定其晶型，测定其比表面积，以辛醇或丁醇脱水成烯为例检测其催化活性。

二、主要仪器和药品

烧杯（200 ml)、量筒（100 ml)、玻璃棒、声试纸、温度计、抽滤瓶、布氏漏斗、冷凝管、三口烧瓶、天平、马福炉、干燥箱、电动搅拌器、研钵、坩埚、箱式电阻炉、控温仪、碘量瓶（250 ml)、滴定管（50 ml)。

硝酸（6.5 mol·L^-1),氢氧化钠、氢氧化铝、氨水（5.6 ml · L^-1)、白油、甘油。碘-酒精溶液、Na₂S₂O₃(0.1 mol· L^-1）。

三、实验内容

1.γ一Al₂O₃的制备

称取20gNaOH溶于100 ml去离子水中，加热至沸腾，搅拌下加入24 g Al(OH)₃，反应约1.5h后，冷却，抽滤。向清液中添加20 ml去离子水，加热至50℃，在搅拌下加入65 ml6.5 mol· L^-1的HN0₃，迅速调节pH值至7.2一8.0，抽滤，得凝胶。将凝胶倒入已加热至40℃,pH值为7.2一8.0的150 ml氨水中，搅拌5 min，抽滤，重复5一6次。在所得凝胶中加入6-8 ml 6.5 mol·L^-1的HN0₃，强烈搅拌45 min，成流动性较好的胶液。将50 ml 5.6 mol· L^-1的氨水和2 ml甘油混匀，倒入100 ml量筒中，再加入16 ml白油，将胶液滴入量筒，抽滤，将量筒纸部小球取出。将小球放置24 h后，在马福炉中于510一530℃活化1.5 h，研磨，即得γ一Al₂O₃。

2．晶型检测

对于不同晶型的氧化铝，晶格常数不同，可用X-射线衍射法（XRD）将其区分。本实验采用XRD技术。

3．比表面积测定

比表面积测定一般有BET法和气相色谱法。前者较为简单，且准确性较好。

样品于580℃加热3h后，放入自动吸附仪中，经脱气后采用低温氮气吸附法测定其表面积。

4.催化活性检测

进行添加和不加γ一Al₂O₃的辛醇或丁醇脱水或辛烯（温度为360℃）或丁烯（温度为420℃）实验，用过量的碘与生成的烯加成，再用NaS₂O₃仇滴定剩余的碘量，可检测出生成的烯量，进而计算出催化效率。

四、注意事项

①Al(OH)₃溶解过程中，可再添加少量去离子水，以补充蒸发损失的水量，使Al(OH)₃溶解完全。

②需在剧烈搅拌下缓慢加入HN0₃。

③活化处理中，升温至320℃时应停留数分钟，使白油挥发完全。

④催化活性检测中，宜使醇气化后通过玻璃棉包裹的催化剂，且停留一段时间，以使反应完全。