通過(guò)新的無(wú)溶劑機械合金方式合成了氧化鋁基鈷催化劑，低能量合成采用了Fritsch公司的行星式球磨機PULVERISETTE 0，通過(guò)對比，這種方法不僅可以合成的此催化劑，而且可以達到行星式球磨機所帶來(lái)的效果。通過(guò)研磨過(guò)程，多孔的γ- Al₂O₃顆粒會(huì )存在磨損和碎片化現象，研磨的過(guò)程會(huì )使空隙填充。通過(guò)此機械化學(xué)合成方法，粒子Co被布局在了氧化鋁基質(zhì)顆粒的表面。通過(guò)優(yōu)化機械合金化的反應條件，能達到很高的費托反應速率，催化劑的活性大大提高是因為Co相對高的分散性和沒(méi)有了傳統浸漬法生成的惰性硅酸鋁鹽。

實(shí)驗簡(jiǎn)述：

儀器選用PUL方式VERISETTE 0，選擇間歇振動(dòng)，考察了研磨時(shí)間：10min，30min，40min，振幅：0.5mm、 1.5mm、 2.5mm。

球磨會(huì )使氧化鋁基質(zhì)顆粒破碎，因此選擇1860μm的粒徑以避免球磨的過(guò)程把粒子磨的過(guò)細，氧化鈷選擇3μm粒徑。

通過(guò)研磨球、球與研磨罐壁之間的撞擊力和摩擦力，合成了鈷含量在15%的Co/Al2O3催化劑。

當振幅大于0.5mm時(shí)，氧化鋁顆粒出現明顯的破碎，并隨著(zhù)時(shí)間的上升，粒徑呈現減少的趨勢，當達到30min，粒徑進(jìn)一步減小不明顯。氧化鋁通過(guò)P0的處理后，平均粒徑可以從1860μm減小到8μm，均勻度從1.2升高到14.5，粒徑的分布范圍增大。

粒子比表面積沒(méi)有明顯的變化，從216m2/g減少到205m2/g。

氧化鋁起初是圓形的顆粒的，且凹表面有利于Co3O4粒子的粘附。研磨后經(jīng)過(guò)SEM表征，顯示出現粒子破碎和一些沒(méi)有意義的磨損。采用0.5mm振幅研磨10分鐘可見(jiàn)粒子的碎片，破碎的路徑正式沿著(zhù)這些凹孔處。同時(shí)研磨產(chǎn)生的小粒子會(huì )進(jìn)入到這些孔中，這樣大約會(huì )減少15%的孔體積。

隨著(zhù)振幅的加大，破碎的程度會(huì )更明顯，粒子也更細，但不適合作為催化劑載體。所以選擇0.5mm的振幅和40min的研磨時(shí)間。這樣處理后的粒子有更大的比表面積大小也非常適合作為固定床反應的催化劑。

2.05g的Co3O4和8.5g的Al2O3用來(lái)制作催化劑，通過(guò)P0,選擇振幅0.5mm，研磨40min。催化劑的平均粒徑研磨到了15μm，通過(guò)煅燒粒徑會(huì )進(jìn)一步減小，兩者都比傳統的浸漬法制備的顆粒小，因為浸漬法在干燥和煅燒時(shí)會(huì )發(fā)生團聚。同時(shí)比表面積也比浸漬法的大，因為浸漬法氧化鈷在粘附時(shí)會(huì )發(fā)生孔的堵塞。

P0處理后Co3O4、Al2O3、Al2O3（40min，0.5mm，P0）、Co/ Al2O3的粒徑分布圖

（P0：氧化鋁載體經(jīng)過(guò)球磨預處理，Che：機械化學(xué)合成未煅燒，cal：機械化學(xué)合成后再煅燒）

催化劑性能：

通過(guò)浸漬法制備的催化劑存在鋁酸鈷，所以在程序升溫測試時(shí)會(huì )在600℃出現一個(gè)zui高峰，而通過(guò)機械化學(xué)制備的催化劑卻沒(méi)有出現該峰，這說(shuō)明機械化學(xué)沒(méi)有合成鋁酸鈷。說(shuō)明鈷和鋁分子之間發(fā)生的相互作用幾乎沒(méi)有，而傳統的浸漬法則不能避免這一點(diǎn)。

制備的催化劑通過(guò)固定床進(jìn)行費托反應，表面通過(guò)P0制備的催化劑與傳統浸漬法的有著(zhù)幾乎一樣的反應速率。而再經(jīng)過(guò)煅燒，速率會(huì )降低約一倍左右。

通過(guò)機械化學(xué)合成的催化劑優(yōu)點(diǎn)：

操作簡(jiǎn)單，合成的效率大大提高。

環(huán)境溫和，不需要高溫高壓。

節能環(huán)保，不需要化學(xué)溶劑和加熱。