Различные модификации и разновидности оксида алюминия широко применяются для приготовления катализаторов [127]. Используемый в качестве носителя бифункциональных катализаторов риформинга, промотированный хлором или фтором оксид алюминия играет важную роль в катализе, поскольку на нем протекают кислотно-катализируемые реакции. Поэтому большое значение имеют физико-химические свойства оксида алюминия, а также содержание в нем примесей. Регулирование свойств оксида алюминия достигается за счет изменения методов и условий синтеза исходной гидроокиси и ее последующей обработки (промывки, формовки, сушки и прокаливания).
Существует несколько модификаций гидрооксида алюминия: 1) аморфный, содержащий до 40% связанной воды; 2) кристаллические тригидраты — байерит и гидраргиллит (иначе называемый гиббситом) с общей формулой А1(ОН)3 или А12О3-ЗН2О; 3) кристаллические моногидраты — бемит и диаспор; общая формула А1ООН, или А12О3-Н2О; для катализа интерес представляет только бемит.
При прокаливании все гидроксиды, за исключением диаспора, переходят в более или менее хорошо окристаллизованные фазы, называемые переходными фазами оксида алюминия. В интервале температур существования каждой переходной фазы по мере повышения температуры прокаливания происходит удаление структурно-связанной воды и рост кристаллов данной фазы до определенного предела, после которого кристаллическая решетка перестраивается и образуется новая фаза. Превращение заканчивается при температуре выше 1000 °С образованием стабильной фазы — корунда (обозначаемого α-А12О3). Диаспор переходит в α-А12О3, минуя переходные фазы.
Переходные фазы можно сгруппировать следующим образом:
Разновидности σ-А12О3 и ύ-А12О3 используются для приготовления катализаторов, но в сравнительно небольших масштабах. Наибольший интерес для катализа представляют γ-A12O3 и η-A12O3. обладающие высокой и активной удельной поверхностью. Их называют также — активный оксид алюминия.
Рис. 2.1. Схема химических превращений гидроксида и оксида алюминия.
На рис. 2.1 представлена принципиальная схема фазовых переходов гидроксидов и оксидов алюминия в результате термической обработки осадков, получаемых осаждением из растворов солей алюминия или алюмината натрия. Фактический путь от свежеосажденного гидроксида алюминия до конечного оксида значительно сложнее, так как имеется много возможных направлений образования и превращения исходных гидратов.