背景及概述^[1][2]

氯化鋁化學(xué)式AlCl3，氯化鋁的蒸氣或溶于非極性溶劑中或處于熔融狀態(tài)時，都以共價的二聚分子Al2Cl6形式存在。在空氣中極易吸收水分并部分水解放出氯化氫而形成酸霧。易溶于水并強(qiáng)烈水解，溶液顯酸性。也溶于乙酸和乙醚，同時放出大量的熱。用做有機(jī)合成和石油工業(yè)的催化劑、染料的中間體，還用于處理潤滑油，制造蒽醌、丁基橡膠和烴類樹脂。

其中無水氯化鋁應(yīng)用最為廣泛，無水三氯化鋁是一種重要的無機(jī)化工原料，主要用于制洗滌劑的烷基化劑、合成藥物、合成染料、合成橡膠、洗滌劑、塑料、香料等；同時無水三氯化鋁也是一種十分重要的催化劑，特別是作為費(fèi)瑞德V克萊福特反應(yīng)的催化劑得以廣泛應(yīng)用，此外無水三氯化鋁有望用于金屬鋁的生產(chǎn)，若以無水三氯化鋁為原料進(jìn)行鋁電解將在節(jié)能減排、減少溫室氣體排放方面具有巨大潛力。

應(yīng)用^[2][4]

無水氯化鋁可用作石油裂解催化劑，可以單獨(dú)使用，也可以和硫酸，磷酸，硝基化合物等作成加成化合物使用；弗瑞德-克來特反應(yīng)Friedel-Crafts反應(yīng)用催化劑，用苯制備烷基苯，烴類的異構(gòu)化，烷基化催化劑，聚丙烯酸樹脂，聚乙烯樹脂，聚氯乙烯樹脂等用的交聯(lián)劑使用，并用于處理潤滑油和制造蒽醌等。含水氯化鋁可以在木材防腐、印染、假羊皮紙的制造，食品添加劑等方面使用。

如制備一種納米三氯化鋁固載化催化劑，在石油化工等領(lǐng)域，三氯化鋁是被廣泛應(yīng)用的催化劑之一，它主要的催化性能有烷烴異 構(gòu)化、烷基化、烯烴聚合和?；?。在使用三氯化鋁作為催化劑的過程中，由于它的強(qiáng)腐蝕 性和強(qiáng)毒性、同產(chǎn)物分離困難、并產(chǎn)生大量污水對環(huán)境造成污染等缺點(diǎn)，其應(yīng)用受到越來越 多的限制。通過把三氯化鋁固載于氧化鋁、二氧化硅、分子篩等具有豐富孔道和表面羥基的 載體上，克服了其上述缺點(diǎn)，并保持良好的催化特性。

該方法的步驟是，先把納米二氧化硅在一定溫度下進(jìn)行活化，然后把一定量的三氯化鋁蒸汽通入裝有二氧化硅的反應(yīng)器中，在設(shè)定的溫度下，使三氯化鋁與二氧化硅表面羥基進(jìn)行反應(yīng)，制得一種具有高比表面積，高表面酸性的納米三氯化鋁固載化催化劑。

該催化劑的顆粒度在5nm-400nm之間。采用價格低廉的納米二氧化硅為載體，避免了三氯化鋁固有的強(qiáng)腐蝕性和毒性，且催化劑與產(chǎn)物極易分離，解決了使用三氯化鋁催化劑傳統(tǒng)工藝中后處理產(chǎn)生污水致環(huán)境污染問題及反應(yīng)過程中三氯化鋁對設(shè)備的腐蝕問題，并克服了顆粒狀固載化三氯化鋁催化劑易粉化的缺點(diǎn)，所得催化劑可部分代替原有使用三氯化鋁作為催化劑的反應(yīng)。

制備^[3]

1. 鋁錠法

鋁錠法也稱金屬鋁法，即將氯氣直接通過熔融的金屬鋁，兩者直接接觸反應(yīng)生成無水三氯化鋁，反應(yīng)方程式是：

反應(yīng)溫度一般控制在800℃左右，氣相產(chǎn)物無水三氯化鋁在400℃左右進(jìn)入產(chǎn)品捕集器，經(jīng)自然冷凝結(jié)晶，得到無水三氯化鋁成品，尾氣經(jīng)稀堿或石灰乳水洗滌吸收后排空。鋁錠法生產(chǎn)無水三氯化鋁工藝流程簡單、設(shè)備少、單位產(chǎn)品投資小，因此它的固定成本低，然而該方法鋁源為金屬鋁，導(dǎo)致生產(chǎn)成本相對較高，為了降低原料的成本，一些工藝中采用雜鋁或部分雜鋁作原料，采用雜鋁后，由于原料中雜質(zhì)成分復(fù)雜，會導(dǎo)致產(chǎn)品中雜質(zhì)較多。

2. 氧化鋁法

氧化鋁法是以氧化鋁、氯氣及碳三者為原料共同反應(yīng)制取無水三氯化鋁，國外研究者曾對氧化鋁法制無水三氯化鋁的反應(yīng)機(jī)理進(jìn)行了研究，他們認(rèn)為氧化鋁法制無水三氯化鋁的反應(yīng)式為：

3. 含鋁資源氯化法

含鋁資源氯化工藝的原理與氧化鋁粉氯化法的原理相同，由于礦石中雜質(zhì)多，成分復(fù)雜，因此需要對礦石進(jìn)行預(yù)處理或者對氯化生成的粗三氯化鋁進(jìn)行復(fù)雜的凈化處理，在含鋁礦物氯化流程中，許多研究圍繞礦石預(yù)處理和粗三氯化鋁凈化展開。

以經(jīng)兩步處理后的含鋁礦物作原料制備無水三氯化鋁，鋁土礦的處理步驟為：1）400-750℃下，在CO和SO3氣氛中使鐵以硫化鐵形式除去；2）430-750℃下，鋁土礦中其余的鐵以氣態(tài)三氯化鐵的形式揮發(fā)除去，預(yù)處理過程鋁的損失在3%以下，用處理后鋁土礦制備的無水三氯化鋁經(jīng)一般凈化后產(chǎn)品含鐵量可低至0.05%。

4. 結(jié)晶六水氯化鋁

高溫氣氛保護(hù)脫水法無水三氯化鋁制備較難，而含水的氯化鋁制備較為容易，因此可以先從含鋁的原料制備得到含水氯化鋁，然后再脫水得到無水三氯化鋁。一種從六水氯化鋁制備無水三氯化鋁的方法，首先在200-450℃下加熱六水氯化鋁，直至六水化合物基本脫水，脫水產(chǎn)物于350-600℃下，與含40%-50%體積分?jǐn)?shù)的氯氣、30%-50%的一氧化碳、5%-15%的二氧化碳及5%-15%的氫氣的氣體混合物反應(yīng)，產(chǎn)生無水三氯化鋁氣體，該法也可以從礦物原料制備結(jié)晶氯化鋁，充分利用資源的優(yōu)勢，不足之處也在于生產(chǎn)設(shè)備較大。

5. 結(jié)晶六水氯化鋁有機(jī)鹽脫水法

在借鑒六水氯化鎂醇氨法與復(fù)鹽法脫水工藝的基礎(chǔ)上，馬家玉提出六水氯化鋁復(fù)鹽法脫水工藝和六水氯化鋁醇氨法脫水工藝，六水氯化鋁復(fù)鹽法脫水工藝步驟為：1）六水氯化鋁流態(tài)化干燥脫除大部分結(jié)晶水；2）干燥后的氯化鋁產(chǎn)物溶于醇中配制氯化鋁的醇溶液，同時配入一定量的氯化銨，而后采用真空蒸餾方法脫除氯化鋁醇溶液中的水分；3）脫水后的氯化鋁醇溶液與氨氣逆流接觸反應(yīng)生成晶體；4）氨化后的產(chǎn)物洗滌、過濾、干燥，并將干燥后的晶體加熱分解，得到氨與無水三氯化鋁混合氣體，分離后獲得固體無水三氯化鋁，氨循環(huán)利用.

該工藝的特點(diǎn)是，六水氯化鋁干燥脫水過程易操作、工藝條件范圍寬，無水有機(jī)介質(zhì)循環(huán)量少、產(chǎn)率高、能耗低。

主要參考資料

[1] 中學(xué)教師實(shí)用化學(xué)辭典

[2] 精細(xì)化工辭典

[3] 李昌林, 周云峰, 柴登鵬, 等. 無水三氯化鋁的制備方法及研究進(jìn)展[J]. 材料導(dǎo)報(bào), 2017 (S1): 105-107.

[4] 劉美英;鄧少亮;郭傳華. 一種納米三氯化鋁固載化催化劑及制備方法. CN200910010991.0，申請日 20090331