孔道尺寸调控对镧改性γ-Al2O3热稳定性的影响机制研究

本文系统探究了孔道尺寸对La掺杂过渡态氧化铝热稳定性的影响规律。通过多维度表征技术（XRD、NMR、XPS等）发现：无La掺杂时，小孔径Al2O3热稳定性显著降低；La掺杂后通过原子级分散占据缺陷位点，有效抑制α相变（1100°C），但在1200°C时因La元素体相扩散而失效。该研究为高性能催化剂载体设计提供了关键理论依据。

　　

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Materials synthesis and aging treatments

我们选用三种具有显著孔径差异的γ-Al₂O₃材料（平均孔径分别为10.6 nm、16.1 nm和32.8 nm），通过浸渍法引入La(NO₃)₃溶液，经干燥和高温焙烧获得La掺杂样品。所有样品在1100°C和1200°C条件下进行热老化处理，模拟实际催化剂的高温工作环境。

Effects of pore diameter on thermal stability of pure γ-Al₂O₃ samples

如图1所示（此处省略图示标识），未掺杂La的γ-Al₂O₃在1100°C老化后表现出明显的孔径依赖性相变：最小孔径的Al₂O₃-I完全转变为α相，中等孔径的Al₂O₃-II呈现α/θ混合相，而最大孔径的Al₂O₃-III仍保持θ/δ混合相。这证实了小孔径材料在高温下更易发生相变，因其需要较低能量即可完成质量迁移。

Conclusions

尽管长期以来已知孔结构对过渡氧化铝的热稳定性具有重要影响，且La/Ce掺杂被广泛用于增强稳定性，但La的作用机制仍未被完全解析。本研究明确揭示：

• La通过原子级分散形式占据Al₂O₃表面缺陷位点，而非以La₂O₃或LaAlO₃团聚体形式发挥稳定作用；

• 在1100°C时La掺杂可抵消孔径差异带来的稳定性差异，但在1200°C时因La向体相扩散导致保护功能失效。