《多孔氧化鋁制備與催化應(yīng)用》是“先進(jìn)化工材料關(guān)鍵技術(shù)叢書(shū)”（第二批）的一個(gè)分冊(cè)。
多孔氧化鋁是工業(yè)催化劑的核心材料之一，也是非常重要的化工原料。本書(shū)基于多孔氧化鋁的重要性、復(fù)雜性和廣泛的適用性，對(duì)多孔氧化鋁的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)與催化應(yīng)用進(jìn)行詳細(xì)梳理，包括多孔氧化鋁的結(jié)構(gòu)與表征、設(shè)計(jì)與合成、制備方法、成型技術(shù)、催化應(yīng)用等方面，以期為相關(guān)領(lǐng)域的發(fā)展提供指導(dǎo)和借鑒。
《多孔氧化鋁制備與催化應(yīng)用》是多項(xiàng)國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目、國(guó)家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目等成果的系統(tǒng)總結(jié)。適合化工、材料領(lǐng)域，尤其是煉油、石油化工、煤化工、精細(xì)化工、環(huán)保等行業(yè)中從事催化劑研究的科研、生產(chǎn)及管理人員閱讀，也可供高等學(xué)?；瘜W(xué)、化工、材料及相關(guān)專業(yè)師生參考。

陸安慧，大連理工大學(xué)教授、博士生導(dǎo)師，精細(xì)化工國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室副主任，遼寧省低碳資源高值化利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任。2011年獲遼寧省青年科技獎(jiǎng)十大英才稱號(hào)，2012年獲國(guó)家杰出青年科學(xué)基金，2014年入選科技部中青年科技創(chuàng)新領(lǐng)軍人才，2015年獲教育部“長(zhǎng)江學(xué)者”特聘教授，2016年入選中組部萬(wàn)人計(jì)劃，同年獲遼寧省優(yōu)秀科技工作者稱號(hào)。作為第一完成人獲2014年遼寧省自然科學(xué)一等獎(jiǎng)，2016年獲中國(guó)化學(xué)會(huì)-巴斯夫公司青年知識(shí)創(chuàng)新獎(jiǎng)，連續(xù)入選Elsevier化學(xué)領(lǐng)域中國(guó)高被引學(xué)者。面向國(guó)家重大戰(zhàn)略需求和國(guó)際科技前沿，聚焦能源高效清潔利用領(lǐng)域，主要致力于新型吸附劑、催化劑的制備及在氣體吸附分離、能源催化轉(zhuǎn)化過(guò)程中的基礎(chǔ)和應(yīng)用研究，包括CO2捕集、烷烴/烯烴分離、烷烴脫氫制烯烴、乙醇制芳香醇與高碳醇等。提出“納米空間限域熱解”策略，創(chuàng)制膠體型炭，建立納米碳材料孔道與形貌的精準(zhǔn)調(diào)變及功能高效集成方法，顯著提升CO2及烷烴/烯烴吸附分離性能；在國(guó)際率先提出非金屬硼基材料催化低碳烷烴制烯烴的路線，實(shí)現(xiàn)了低碳資源臨氧催化轉(zhuǎn)化過(guò)程創(chuàng)新；突破核心催化劑制備關(guān)鍵，研發(fā)出高效丙烷脫氫催化劑和乙醇催化轉(zhuǎn)化制芳香醇醛催化劑。2021年作為首席科學(xué)家獲批國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃專項(xiàng)“高性能多孔氧化鋁小球及相關(guān)催化劑創(chuàng)制與工業(yè)應(yīng)用”。

朱海波，福州大學(xué)教授，博士生導(dǎo)師。2009年在上海交通大學(xué)（與中石化上海石油化工研究院聯(lián)合培養(yǎng)）獲得應(yīng)用化學(xué)專業(yè)博士學(xué)位。2009～2010年在法國(guó)國(guó)家科學(xué)研究中心（CNRS）下屬的表面化學(xué)實(shí)驗(yàn)室從事博士后研究（合作導(dǎo)師：Jean-Marie Basset教授）。2010年隨Basset教授到沙特阿卜杜拉國(guó)王科技大學(xué)（King Abdullah University of Science and Technology）工作，擔(dān)任研究科學(xué)家，完成了來(lái)自DOW、SABIC和Crystal Global等多個(gè)國(guó)際公司的科研項(xiàng)目。2016年加入福州大學(xué)，并被聘為“閩江學(xué)者”特聘教授。主要從事催化材料的可控合成、催化劑的微觀結(jié)構(gòu)表征、催化反應(yīng)工程等方面的基礎(chǔ)理論研究與相關(guān)工業(yè)應(yīng)用開(kāi)發(fā)的工作。已完成自然科學(xué)基金1項(xiàng)，在研國(guó)家自然科學(xué)基金2項(xiàng)、國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃課題1項(xiàng)、其他省部級(jí)項(xiàng)目3項(xiàng)。在國(guó)際催化主流學(xué)術(shù)期刊發(fā)表論文50余篇，申請(qǐng)發(fā)明專利20件。擔(dān)任多個(gè)國(guó)際著名期刊的審稿人，在國(guó)際、國(guó)內(nèi)重要的學(xué)術(shù)會(huì)議上做10余次學(xué)術(shù)報(bào)告。近年來(lái)在多孔催化材料的研制及催化應(yīng)用方面取得了系列研究進(jìn)展，創(chuàng)制了系列新型氧化鋁、分子篩催化材料，提出了多組分金屬在多孔材料表面和分子篩孔道內(nèi)的可控負(fù)載技術(shù)，構(gòu)建了抗燒結(jié)、抗積炭的低碳烷烴脫氫催化劑。

賀雷，大連理工大學(xué)副教授、碩士生導(dǎo)師。2014年畢業(yè)于中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所，獲得工業(yè)催化博士學(xué)位。目前從事低碳小分子的催化轉(zhuǎn)化相關(guān)領(lǐng)域的基礎(chǔ)研究，包括催化材料設(shè)計(jì)合成和原位表征研究，重點(diǎn)關(guān)注甲烷、二氧化碳以及乙醇分子的催化轉(zhuǎn)化過(guò)程，發(fā)展了系列氧化鋁負(fù)載型高分散金屬催化劑，創(chuàng)制了多組元氧化物納米薄層熵穩(wěn)定催化劑體系。主持國(guó)家自然科學(xué)基金青年基金、博士后基金等項(xiàng)目，作為骨干參與國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國(guó)家自然科學(xué)基金中德合作項(xiàng)目、面上項(xiàng)目等10余項(xiàng)。已在Angew Chem Int Ed、J Catal、AIChE J、ACS Catal等國(guó)際權(quán)威期刊發(fā)表論文30余篇，他引1000余次。

多孔氧化鋁是工業(yè)催化劑的重要載體，是支撐石油化工和化學(xué)工業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的基石和支柱，廣泛應(yīng)用于催化重整、烷烴脫氫、環(huán)氧化、異構(gòu)化、加氫裂化、加氫脫硫脫硝等重要工業(yè)過(guò)程。 本書(shū)是大連理工大學(xué)陸安慧教授聯(lián)合中科院大連化物所、福州大學(xué)、中石化石科院、南京大學(xué)、上海交通大學(xué)等單位，在國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃“高性能多孔氧化鋁小球及相關(guān)催化劑創(chuàng)制與工業(yè)應(yīng)用”支持下完成的成果。

多孔氧化鋁是工業(yè)催化劑的重要載體，是支撐石油化工和化學(xué)工業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的基石和支柱，廣泛應(yīng)用于催化重整、烷烴脫氫、環(huán)氧化、異構(gòu)化、加氫裂化、加氫脫硫脫硝等重要工業(yè)過(guò)程。多年來(lái)，對(duì)于氧化鋁負(fù)載的催化劑，研究者重點(diǎn)進(jìn)行活性組分篩選、負(fù)載方法創(chuàng)新及助劑優(yōu)化，對(duì)于氧化鋁載體的關(guān)注較少。隨著對(duì)載體-活性組分間相互作用認(rèn)識(shí)的深入，研究者們逐漸發(fā)現(xiàn)載體不再是傳統(tǒng)意義上認(rèn)為的一般并不具有催化活性，僅僅承擔(dān)支撐和分散活性組分、增加催化劑強(qiáng)度的功能。載體本身的晶體結(jié)構(gòu)、表面化學(xué)和孔隙結(jié)構(gòu)對(duì)催化劑性能的影響越來(lái)越不容忽視。
氧化鋁是形態(tài)復(fù)雜多變的兩性化合物，傳統(tǒng)而富有生命力。關(guān)于氧化鋁的研究一直是熱點(diǎn)、一直存在挑戰(zhàn)。氧化鋁的晶相、形態(tài)和表面結(jié)構(gòu)復(fù)雜多樣，作為催化劑載體在成型、活性組分擔(dān)載及反應(yīng)中的結(jié)構(gòu)變化規(guī)律不容易掌握，結(jié)構(gòu)的不確定性導(dǎo)致應(yīng)用性能的不穩(wěn)定性，氧化鋁負(fù)載催化劑的產(chǎn)品重復(fù)性一直困擾著生產(chǎn)企業(yè)和用戶。對(duì)于高品質(zhì)氧化鋁載體的市場(chǎng)需求逐年增加，特別是近年來(lái)隨著丙烷脫氫（PDH）制丙烯技術(shù)在國(guó)內(nèi)的大規(guī)模加速推進(jìn)，以高品質(zhì)氧化鋁作載體的鉑系催化劑國(guó)產(chǎn)化需求日益增加。在此背景下，大連理工大學(xué)陸安慧教授聯(lián)合中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所、福州大學(xué)、中石化石油化工科學(xué)研究院、南京大學(xué)、上海交通大學(xué)等國(guó)內(nèi)從事基礎(chǔ)催化材料合成及應(yīng)用的優(yōu)勢(shì)研究單位，在國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃支持下，開(kāi)展了“高性能多孔氧化鋁小球及相關(guān)催化劑創(chuàng)制與工業(yè)應(yīng)用”的導(dǎo)向性基礎(chǔ)研究，期望形成催化材料合成與成型的新認(rèn)知和新技術(shù)，實(shí)現(xiàn)高端氧化鋁產(chǎn)品的國(guó)產(chǎn)化制造，培養(yǎng)一批高素質(zhì)專業(yè)人才，形成一支高水平研究隊(duì)伍。 
筆者在調(diào)研過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，對(duì)于氧化鋁這樣一個(gè)傳統(tǒng)而富有生命力的催化材料，已出版的著作以氧化鋁的生產(chǎn)和應(yīng)用技術(shù)為主，而缺少介紹氧化鋁專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)的書(shū)籍。因此，研究團(tuán)隊(duì)決定結(jié)合項(xiàng)目的實(shí)施，撰寫一本關(guān)于氧化鋁催化材料的專業(yè)書(shū)籍，涉及氧化鋁的結(jié)構(gòu)與表征、制備方法、成型技術(shù)、催化應(yīng)用等，與大家分享。期望共同努力，深入理解氧化鋁合成中的合成方法與結(jié)構(gòu)和性能之間的關(guān)聯(lián)規(guī)律，打破國(guó)外企業(yè)的產(chǎn)品壟斷和技術(shù)封鎖，將氧化鋁制備技術(shù)應(yīng)用到催化重整、烷烴脫氫領(lǐng)域，并輻射到石化其他支柱產(chǎn)業(yè)如環(huán)氧化、重油加氫等過(guò)程，提升我國(guó)在基礎(chǔ)催化材料等領(lǐng)域整體水平，支撐我國(guó)石油化工和化學(xué)工業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展。
本書(shū)由大連理工大學(xué)陸安慧教授、福州大學(xué)朱海波教授和大連理工大學(xué)賀雷副教授共同編寫完成。全書(shū)共分6章，陸安慧教授確定了本書(shū)的大綱，并負(fù)責(zé)編寫了第二章、第三章及第四章的一、二節(jié)，朱海波教授負(fù)責(zé)編寫了第四章的第三節(jié)，第五章和第六章，賀雷副教授編寫了第一章并統(tǒng)稿。內(nèi)容既包括大連理工大學(xué)團(tuán)隊(duì)近15年在多孔氧化鋁方面的研究工作，又包括國(guó)內(nèi)外在本領(lǐng)域有突出貢獻(xiàn)的同行工作。參加本書(shū)編寫的還有大連理工大學(xué)的李文翠教授、杜蘊(yùn)哲老師，研究生高新芊、王浩維、周淑珍、謝亞?wèn)|、張鈺、吳凡、王旭、陳光浩、蘇麗娟、李珂協(xié)助資料的收集整理工作。本書(shū)編寫過(guò)程中，廣泛參閱了國(guó)內(nèi)外出版的相關(guān)圖書(shū)和論文，在此向這些資料的作者表示衷心感謝。
本書(shū)的部分內(nèi)容是依托精細(xì)化工國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室以及遼寧省低碳資源高值化利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，在國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì)、科技部、遼寧省、大連市及大連理工大學(xué)的支持下取得的。包括國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃“高性能多孔氧化鋁小球及相關(guān)催化劑創(chuàng)制與工業(yè)應(yīng)用”（2021YFA1500300）、“低能耗高效丙烷脫氫氧化物催化劑的應(yīng)用基礎(chǔ)與工藝研究”（2021YFA1501300）和“顛覆性納米介孔分子篩基”（2018YFA0209404），國(guó)家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目“非金屬硼化物催化低碳烷烴氧化脫氫制烯烴的科學(xué)基礎(chǔ)”（21733002），國(guó)家自然科學(xué)基金中德合作研究項(xiàng)目“乙醇直接脫氫多界面催化劑的納米定制和性能調(diào)控研究”（21761132011），國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì)（NSFC）-遼寧聯(lián)合基金項(xiàng)目“丙烷脫氫Pt基催化劑界面精準(zhǔn)構(gòu)筑基礎(chǔ)”（U1908203），在此表示衷心感謝。
本書(shū)旨在提供一本適用于從事煉油、石油化工、煤化工、精細(xì)化工、環(huán)保等催化劑研究的科研、生產(chǎn)及管理的人員使用的書(shū)籍，也可供高等學(xué)校師生閱讀。由于編著水平有限，書(shū)中論述不當(dāng)和不妥之處在所難免，懇請(qǐng)廣大讀者批評(píng)指正，并提出寶貴意見(jiàn)，大家共同努力，推動(dòng)我國(guó)氧化鋁產(chǎn)品的高端化發(fā)展。

編者
2024年3月

第一章 緒論	001
第一節(jié)　概述	002
第二節(jié)　氧化鋁的基本結(jié)構(gòu)	003
第三節(jié)　多孔氧化鋁制備技術(shù)	006
一、傳統(tǒng)合成工藝	007
二、新的合成工藝	008
第四節(jié)　多孔氧化鋁的催化應(yīng)用	010
第五節(jié)　技術(shù)展望	013
參考文獻(xiàn)	014

第二章 多孔氧化鋁的結(jié)構(gòu)與表征	017
第一節(jié)　氧化鋁晶體結(jié)構(gòu)與表征	018
一、氧化鋁的晶型分類	019
二、氧化鋁的晶型轉(zhuǎn)變	021
三、氧化鋁的晶體結(jié)構(gòu)表征	023
第二節(jié)　表面結(jié)構(gòu)與表征	032
一、氧化鋁表面羥基	033
二、氧化鋁表面缺陷	036
三、氧化鋁表面酸堿性	042
第三節(jié)　孔隙結(jié)構(gòu)與表征	046
一、孔結(jié)構(gòu)分類	047
二、孔結(jié)構(gòu)表征方法	049
三、氧化鋁載體的孔結(jié)構(gòu)	065
四、氧化鋁孔結(jié)構(gòu)的控制方法	069
參考文獻(xiàn)	075

第三章 多孔氧化鋁的設(shè)計(jì)合成	079
第一節(jié)　高溫?zé)峤夥?080
一、硫酸鋁銨熱解法	080
二、碳酸鋁銨熱解法	081
第二節(jié)　溶膠-凝膠法	083
一、水解溶膠-凝膠法	083
二、非水解溶膠-凝膠法	083
第三節(jié)　水/溶劑熱法	085
一、水熱溫度	087
二、水熱時(shí)間	088
三、溶劑	089
四、反應(yīng)的pH值	089
五、反應(yīng)的沉淀劑	090
第四節(jié)　沉淀法	091
一、直接沉淀法	091
二、均勻沉淀法	092
三、共沉淀法	093
第五節(jié)　模板法	093
一、硬模板法	094
二、軟模板法	095
三、總結(jié)	097
第六節(jié)　固相法	098
第七節(jié)　微乳液法	099
一、微乳液的定義	099
二、反相微乳液法制備納米微粒的反應(yīng)機(jī)理和影響因素	100
第八節(jié)　電滲析法	102
一、電滲析法制備氧化鋁原理	102
二、電滲析法制備氧化鋁優(yōu)缺點(diǎn)	104
三、影響電滲析法的關(guān)鍵因素	105
四、電滲析法制備氧化鋁進(jìn)展	106
第九節(jié)　靜電紡絲法	108
一、靜電紡絲技術(shù)	109
二、氧化鋁納米纖維的制備	116
第十節(jié)　其他方法	119
一、“自上而下”顆粒刻蝕法	119
二、“自下而上”液相晶面保護(hù)生長(zhǎng)法	120
參考文獻(xiàn)	122

第四章 多孔氧化鋁的工業(yè)制備與成型技術(shù)	127
第一節(jié)　多孔氧化鋁的工業(yè)制備	128
一、拜耳法	129
二、燒結(jié)法	131
三、拜耳-燒結(jié)聯(lián)合法	135
四、酸法	140
五、膽堿法	144
六、酸堿聯(lián)合法	145
七、熱解法	147
第二節(jié)　氧化鋁成型的基礎(chǔ)理論	148
一、氧化鋁成型的意義和要求	149
二、粉體的性質(zhì)	153
三、顆粒的數(shù)值模擬	161
第三節(jié)　氧化鋁成型的工藝	171
一、成型氧化鋁的影響因素	171
二、成型氧化鋁的強(qiáng)度	176
三、重要的成型方法	179
參考文獻(xiàn)	209

第五章 催化活性組分負(fù)載方法	213
第一節(jié)　浸漬法	214
一、基本原理	214
二、浸漬法優(yōu)缺點(diǎn)	216
三、影響因素	216
四、研究進(jìn)展	223
第二節(jié)　沉淀法	237
一、基本原理	237
二、沉淀法優(yōu)缺點(diǎn)	241
三、影響沉淀的因素	241
四、沉淀法的分類	243
五、沉淀的后處理過(guò)程	244
六、研究進(jìn)展	248
第三節(jié)　混合法	253
一、基本原理	253
二、混合法優(yōu)缺點(diǎn)	255
三、影響因素	255
四、研究進(jìn)展	256
第四節(jié)　噴霧熱解法	258
一、基本原理	258
二、噴霧熱解法優(yōu)缺點(diǎn)	258
三、影響因素	259
四、研究進(jìn)展	260
第五節(jié)　原子層沉積法	264
一、催化劑制備原子層沉積過(guò)程	264
二、主要設(shè)備和工藝	265
三、原子層沉積技術(shù)制備催化劑的案例	266
四、研究進(jìn)展	270
第六節(jié)　表面金屬有機(jī)化學(xué)合成法	277
一、表面金屬有機(jī)化學(xué)的基本原理	278
二、表面金屬有機(jī)化學(xué)法中Al2O3載體的作用	280
三、表面金屬有機(jī)化學(xué)制備負(fù)載型催化劑的優(yōu)點(diǎn)	282
四、表面金屬有機(jī)化學(xué)合成金屬催化劑	283
五、研究進(jìn)展	285
第七節(jié)　其他制備方法	290
一、離子交換法	290
二、熔融法	292
三、無(wú)機(jī)金屬表面化學(xué)法	292
四、強(qiáng)靜電吸附法	293
參考文獻(xiàn)	295

第六章 氧化鋁負(fù)載催化劑	303
第一節(jié)　石腦油催化重整	304
一、催化重整的重要意義	304
二、催化重整反應(yīng)	305
三、催化重整催化劑	309
第二節(jié)　烷烴催化脫氫	316
一、烷烴催化脫氫的重要意義 	316
二、烷烴催化脫氫反應(yīng)	318
三、烷烴脫氫催化劑	320
第三節(jié)　烴類異構(gòu)化	336
一、烴類異構(gòu)化的重要意義	336
二、烴類異構(gòu)化反應(yīng)	338
三、烴類異構(gòu)化催化劑	340
第四節(jié)　油品加氫精制	346
一、加氫精制的重要意義	346
二、加氫精制有關(guān)反應(yīng)	348
三、加氫精制催化劑	351
第五節(jié)　烴類水蒸氣轉(zhuǎn)化	361
一、烴類水蒸氣轉(zhuǎn)化的重要意義	361
二、烴類水蒸氣轉(zhuǎn)化反應(yīng)	363
三、烴類水蒸氣轉(zhuǎn)化催化劑	366
第六節(jié)　其他	372
一、烴類加氫裂化催化劑	372
二、克勞斯尾氣處理催化劑	376
參考文獻(xiàn)	380

索引	391