前言：

众所周知，工业催化是现代化工反应的核心。在科学技术日新月异的今天，影响国计民生的现代炼油、化工、化肥装置逐渐朝“装置规模化、管理智能化、产品系列化”的方向发展。基于对新反应规律认识的新催化反应工艺层出不穷，以石油加工产物为原料的精细化工、化工新材料、药物合成进一步延伸了传统化工的生产链条，分子工程理念的深入认识对传统催化材料也提出了更高的要求。同时，环保法规的日益严苛和市场竞争的日益激烈，使催化剂及催化材料在满足其所服务的化工、炼油过程“降本增效、节能减排”要求的同时，其还要在自身的加工过程的清洁化、可控化、绿色化、系列化方面更上一层楼。
当前，更多的研究者要么关注新催化过程的发现，要么关注新材料的合成、新催化剂的制备过程或者新的领域的应用，而对传统催化材料投入的关注越来越少。氧化铝催化材料作为最重要的基础催化材料/催化剂，由于其合成过程的影响因素复杂，目前对其认识仍远远不够，这也是国内高端氧化铝仍然需要大量进口而受制于人的重要原因之一。
氧化铝与其他化合物一样，因其应用领域的不断拓展而呈现出勃勃生机，尽管氧化铝催化材料为石油化工和化学工业等的进步发挥了重要作用，但独立成书鲜见。编者二十多年来从事氧化铝催化材料的研究开发与工业化应用方面的工作，所带领的团队涉猎的范围涵盖材料选择、配方优化、工艺控制、设备升级、产物改性、催化剂制备及工业应用研究，为中国氧化铝催化材料的发展倾注了大量心血。为进一步推动氧化铝催化材料的进步，尽快缩短与国际先进水平的差距，特组织编写本书，希望与更多有志之士一起，共同为这一行业发展做出贡献。
本书系统总结了氧化铝催化材料的生产方法、主要用途与面临的问题等，是在中海油天津化工研究设计院有限公司（天津院）先进材料实验室全体同仁的共同努力下并结合多年的研究开发经验编撰完成的。成书过程中，李晓云、孙彦民、谢献娜、夏继平、周鹏、张景成、肖寒、孟广莹、吴同旭、郭秋双、朱金剑、张国辉、蔡奇、周靖辉等均付出了辛勤的劳动，中海油天津院副总工程师肖彦校稿并提出了宝贵修改意见。中海油天津院信息中心李连成等提供了系列帮助与支持。
由于时间仓促及编者水平有限，本书疏漏之处在所难免，敬请读者不吝指正！

于海斌
2021年7月15日  

目录：

第1章 绪论 001
1.1　氧化铝概述 002
1.1.1　氧化铝及其水合物的分类及命名 002
1.1.2　氧化铝及其水合物的结构和性质 004
1.1.3　氧化铝及其水合物的相变 009
1.2　氧化铝催化基础理论 010
1.2.1　提供催化反应活性中心 010
1.2.2　与活性组分相互作用 012
1.2.3　提高催化剂热稳定性 012
1.3　氧化铝在催化领域中的应用 013
1.3.1　不同晶型氧化铝的适用范围 013
1.3.2　氧化铝在催化过程中的应用 014
1.4　国内外氧化铝催化材料的生产现状 015
1.4.1　国外氧化铝催化材料的生产现状 015
1.4.2　国内氧化铝催化材料的生产现状 016
1.5　小结 017

第2章 氧化铝催化材料的制备技术 019
2.1　概述 020
2.2　拟薄水铝石法 021
2.2.1　酸碱中和法 021
2.2.2　有机醇铝水解法 044
2.2.3　水热法 053
2.2.4　主要生产厂家介绍 060
2.3　快脱法 062
2.3.1　快脱法机理研究 063
2.3.2　快脱法生产技术 065
2.3.3　主要生产厂家介绍 068
2.4　小结 069

第3章 氧化铝基催化材料的制备技术 071
3.1　概述 072
3.2　氧化铝基改性材料 072
3.2.1　TiO2改性对氧化铝物性的影响 072
3.2.2　SiO2改性对氧化铝物性的影响 078
3.2.3　其他改性对氧化铝物性的影响 080
3.3　氧化铝基复合材料 083
3.3.1　无定形硅铝复合氧化物 083
3.3.2　镁铝水滑石复合氧化物 091
3.4　小结 095

第4章 氧化铝催化材料的成型技术 097
4.1　概述 098
4.2　几何形状对催化剂性能的影响 099
4.2.1　几何形状对催化剂机械强度的影响 099
4.2.2　几何形状对反应器床层压降的影响 099
4.2.3　几何形状对催化剂扩散性能的影响 100
4.3　成型过程中的机理 100
4.3.1　铝粒子间作用力 101
4.3.2　液体的架桥机理 102
4.3.3　粒子的生长机理 102
4.4　挤压成型 103
4.4.1　挤压成型原理 104
4.4.2　挤压成型设备 105
4.4.3　挤压成型条件对产品性能的影响 105
4.4.4　异形载体自动化成型 111
4.5　喷雾干燥成型 115
4.5.1　喷雾干燥成型原理 115
4.5.2　喷雾干燥成型设备及工艺过程 117
4.5.3　喷雾干燥成型条件对产品性能的影响 120
4.6　转动成型 123
4.6.1　转动成型原理 123
4.6.2　转动成型设备及工艺过程 124
4.6.3　转动成型条件对产品性能的影响 126
4.7　油柱成型 128
4.7.1　油柱成型原理 128
4.7.2　油柱成型设备及工艺过程 129
4.7.3　油柱成型条件对产品性能的影响 132
4.8　水柱成型 134
4.8.1　水柱成型原理 134
4.8.2　水柱成型设备及工艺过程 135
4.8.3　水柱成型条件对产品性能的影响 136
4.9　小结 141

第5章 氧化铝催化材料的表征及分析 143
5.1　概述 144
5.2　元素分析 144
5.2.1　X射线荧光分析法的原理 145
5.2.2　X射线荧光分析法的特点 145
5.2.3　X射线荧光分析法的应用 146
5.3　孔结构表征 147
5.3.1　物理吸附的理论模型 147
5.3.2　比表面积的测定原理及方法 149
5.3.3　孔容和孔径的测定原理及方法 149
5.3.4　压汞法 150
5.3.5　气体吸附法 151
5.4　机械强度测定 152
5.4.1　抗压强度测定 152
5.4.2　磨耗性能测定 152
5.4.3　磨损指数测定 152
5.5　胶溶指数测定 153
5.5.1　胶溶指数的测定方法 153
5.5.2　胶溶指数在氧化铝中的应用 154
5.6　密度测定 154
5.6.1　骨架密度 155
5.6.2　颗粒密度 155
5.6.3　堆积密度 155
5.7　晶体结构表征 156
5.7.1　晶体结构理论 156
5.7.2　X射线衍射原理及方法 158
5.7.3　氧化铝衍射晶型分析 158
5.8　形貌表征 161
5.8.1　透射电镜（TEM）基本原理及分析方法 162
5.8.2　TEM在氧化铝微观形貌研究中的应用 162
5.9　酸量测定 164
5.9.1　TPD基本原理及测定方法 164
5.9.2　氧化铝表面酸强度表征 165
5.10　酸类型表征 166
5.10.1　红外光谱仪的原理及表征方法 167
5.10.2　红外光谱的应用 168
5.11　铝原子配位结构表征 169
5.11.1　核磁共振基本原理 169
5.11.2　核磁共振的应用 170
5.12　粒度分析 171
5.12.1　激光粒度仪原理及分析方法 171
5.12.2　氧化铝粒度分析 171
5.13　热分析 172
5.13.1　常用热分析原理及分析方法 173
5.13.2　热分析在氧化铝材料中的应用 174
5.14　小结 175

第6章 氧化铝催化材料的应用 177
6.1　概述 178
6.2　氧化铝催化材料在加氢催化剂中的应用 178
6.2.1　加氢脱硫催化剂 179
6.2.2　加氢脱氮催化剂 183
6.2.3　烯烃选择性加氢 188
6.3　氧化铝催化材料在脱氢催化剂中的应用 192
6.3.1　丙烷脱氢催化剂 193
6.3.2　重整催化剂 196
6.3.3　长链烷烃脱氢催化剂 199
6.4　氧化铝催化材料在裂化催化剂中的应用 202
6.4.1　催化裂化催化剂 202
6.4.2　加氢裂化催化剂 207
6.5　氧化铝催化材料在精细化工中的应用 212
6.5.1　过氧化氢催化剂 212
6.5.2　环氧乙烷催化剂 215
6.6　氧化铝催化材料在涂覆型催化剂中的应用 217
6.6.1　汽车尾气净化催化剂 218
6.6.2　其他涂覆型催化剂 221
6.7　氧化铝催化材料在净化剂中的应用 221
6.8　小结 222

第7章 氧化铝催化材料的发展方向与应用探索 225
7.1　未来的研究方向及发展趋势 226
7.2　氧化铝制备中的过程强化技术 227
7.2.1　微反应器技术 228
7.2.2　微波技术 233
7.3　资源化利用 234
7.3.1　废水资源化利用 234
7.3.2　废气处理及利用 235
7.3.3　固废中氧化铝资源化利用 237
7.3.4　废催化剂中氧化铝的回收利用 239
7.4　氧化铝发展方向及应用领域拓展 239
7.4.1　锂电池隔膜材料中的应用 240
7.4.2　复合材料中的应用 240
7.4.3　其他涂层材料中的应用 241
7.4.4　光学材料中的应用 241
7.4.5　半导体材料中的应用 241

参考文献 243