活性氧化铝（γ-Al₂O₃）作为催化剂载体，在石油炼制、煤化工等领域应用广泛。随着原油重质化与劣质化趋势加剧，对大孔、介孔结构载体的需求日益迫切，以改善大分子物料的传质扩散效率。挤出成型是活性氧化铝载体最常用的成型方法之一，其孔结构受粉体性质、成型助剂及挤出工艺等多因素影响。在成型过程中如何有效调控孔结构，成为研究热点。

影响孔结构的关键因素

1、氧化铝粉体性质

氧化铝粉体的形貌、粒度及其分布、孔结构、比表面积对挤出成型和载体的物化性质具有重要影响。其中粉体的形貌和粒度可侧面反映出粉体的流动性和压缩成型性。

形貌：球形或中空球形粉体流动性好，易于与助剂均匀混合，成型后孔径分布集中、孔隙率高；而针状、片状等不规则粉体则易导致混料松散、成型困难、孔径分布弥散。

粒径：粒径越小，颗粒间接触点越多，堆积密度增大，载体机械强度提高。但颗粒度太小的氧化铝，其工业生产比较困难。粒度分布也会影响粉体的堆积状态，进而影响粉体的压缩成型性。

2、成型助剂

（1）水粉比

由于氧化铝干粉不具有可塑性，挤出成型过程中需向粉体中加入适量的水，使粉体颗粒相互黏结形成可塑性泥料。此外，水也能够起到较弱的胶溶作用，被水润湿后的氧化铝物料颗粒间的结合力会显著增强，从而提高氧化铝载体的机械强度。

水粉比（水量与原料粉的质量比）能影响泥料的可塑性、挤出压力与载体物性。水粉比过低时，挤出压力大、表面粗糙、强度低、孔体积小；水粉比过高时，易抱杆、坯体变形、比表面积下降。适宜的水粉比可保证挤出顺畅与载体结构稳定，过高的水粉比，除了影响挤出成型外，还会增加载体的干燥成本。

水量对挤出速度、催化剂载体机械强度的影响

（2）胶溶剂

胶溶剂包括有机酸和无机酸，常用的有机酸胶溶剂有甲酸、乙酸、柠檬酸、丙二酸、草酸等，常用的无机酸胶溶剂有硝酸、盐酸和磷酸等。对于氧化铝催化剂载体的挤出成型而言，硝酸是最常用的胶溶剂，它的胶溶能力强，适量加入可提高机械强度、集中孔径分布；过量则破坏粒子堆积、微孔增多、强度下降。

酸粉比对载体物化性能的影响

（3）扩孔剂

加氢催化剂和催化裂化催化剂要求载体具有较大的孔容，因此需要在成型配方中引入一定量的扩孔剂，来调控载体的孔容及孔径分布。氧化铝催化剂载体挤出成型常用的扩孔剂有水溶性淀粉、聚乙二醇、聚丙烯酸钠、聚丙烯酰胺、碳粉、聚乙烯醇等。

可分为物理扩孔剂和化学扩孔剂。物理扩孔剂（如淀粉、炭黑、活性炭或有机高分子化合物等）在焙烧过程中分解成气体而逸出，释放空间形成大孔；而化学扩孔剂（一般是水溶性无机盐类如磷、硅、硼化合物等）可改变氧化铝粉体粒子大小及分散状态，生成颗粒较大的二次粒子，使颗粒间的空隙增大，达到增加载体孔径的效果。两类扩孔剂复配使用可协同增效，减少用量，避免孔径分布弥散与强度下降。

（4）润滑剂与增塑剂

润滑剂（如田菁粉、甘油）降低摩擦阻力，提高挤出速度与表面质量；增塑剂（如聚乙烯醇、纤维素类）提高泥料可塑性，改善成型性能，其羟基可与铝羟基形成氢键，增强结合力。

3、挤出工艺

挤出工艺对氧化铝催化剂载体的挤出成型过程及载体的物化性质具有重要影响。挤出成型包括物料的密炼(捏合)和挤出两个过程。首先将拟薄水铝石粉体、水与粘结剂进行充分的捏合，然后将捏合均匀的湿物料注入带有多孔模头的挤出机中，通过螺旋挤压使物料被挤出模头的孔中，形成不同形状（圆柱形、环柱形、三叶草、四叶草、蝶形、蜂窝等）的成型体，随后对产品进行干燥、焙烧等处理，最终得到所需的氧化铝载体。

（1）混捏（密炼）过程

混捏时间影响泥料均匀性与孔结构。时间过短易混合不均，成型困难，强度低；时间延长则使大孔坍塌为尺寸更小的孔道、孔径分布变窄、强度提高。过长的密炼时间会使泥料不易挤出，载体的机械强度也不再上升。此外，密炼后的泥料放置陈化一段时间也有助于载体机械强度的提升。

不同捏合条件对载体机械强度的影响

（2）挤出过程

泥料的挤出速度、压力、温度等影响坯体质量与载体孔结构。挤出速度过慢氧化铝胚体易变形、产生气泡，挤出速度过快坯体会出现针孔或其他缺陷。循环冷却水的应用可控制挤出温度，防止水分蒸发，保证可塑性。挤出压力与水粉比呈线性关系，是调控坯体密度的关键参数。

在成型配方及密炼工艺确定后，挤出工艺是氧化铝催化剂载体成型的关键步骤。其具体有三方面要求：一是保证挤出成型载体的物化性能满足使用要求；二是最大限度降低挤出成型过程对成型设备的磨损；三是最大限度降低挤出成本。

孔结构调控的典型方法

1、低温烧结法

添加低温烧结剂（如特定化合物），在较低温度下引发氧化铝粒子表面羟基缩合，有效调节孔容与孔径。其扩孔机理为：烧结剂中杂原子插入氧化铝Al－O键形成的网络中，打断了相互联结的Al－O键，降低了氧化铝粉体的表面张力，焙烧时氧化铝孔壁坍塌导致孔径增大；此外，烧结剂在一定温度下部分升华分解也会使γ－Al₂O₃ 载体的孔容增加。该方法是扩孔的重要方向。

2、铝分散法

铝分散法是一种比较简单的方法，选择具有不同分散性质的氧化铝前驱体进行混合，以调整载体孔结构。其原理是：不同分散性质的氧化铝前驱体拟薄水铝石，由于它们的粉体颗粒度不同，混合之后就会改变双方最初的晶粒堆积状态，既可以从加入的细小颗粒中得到高比表面积的载体，也可从加入的粗颗粒中获得孔径较大的载体，从而获得合适的孔结构，最终达到调控孔结构的效果。

总结

活性氧化铝载体的孔结构调控是一个多因素耦合的复杂过程，涉及粉体特性、助剂配比、工艺条件等。未来，随着基础研究与工艺优化的深入，活性氧化铝载体的挤出成型将向更高效、更精准、更经济的方向发展，为重油加工等复杂催化过程提供更优质的载体材料。

参考文献：

[1]杨柳,刘志坚,苑志伟,等.氧化铝催化剂载体挤出成型影响因素研究进展[J].中外能源.

[2]王栋斌,王骥飞,郑峰伟,等.活性氧化铝载体挤出成型时调控孔结构的研究进展[J].广州化工.

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