超过90%的人造化学品生产过程都涉及催化技术,其中,多相催化技术具有催化剂与产物易分离等优势而成为主流。多相催化反应基本都在催化剂表面发生,因此,催化剂的表面结构显著影响其催化反应性能。随着纳米合成技术的发展,人们能够设计合成出暴露特定晶面的催化剂或催化剂载体,从而显著提高传统催化剂的性能。本实验室在前期研究工作中,采用自下而上的组装法制备了主要暴露(111)晶面的伽马氧化铝新材料,从理论计算与实验表征两方面揭示了制备方法的原理以及暴露(111)晶面的伽马氧化铝新材料的某些新颖性质。不过,以前采用的制备方法过于繁琐而难以放大,本论文采用自上而下的刻蚀法制备得到了同样主要暴露(111)晶面的伽马氧化铝材料,该方法具有产品质量可靠,操作简单且易于放大的特点,论文对制备原理进行了初步分析总结,并对所获得的氧化铝材料作为主催化剂或催化剂载体在不同催化反应中起的作用进行了较系统的研究,主要内容如下:以油酸作为晶面保护剂,氨水作为刻蚀剂,经过水热处理,可以获得其中含有微孔的主要暴露(111)高能晶面的纳米γ-Al2O3,系统研究了氨水浓度、水热处理温度与时间的影响,并通过比表面积测试、D2/OH热驱动交换谱对所获得样品进行了表征,并与通过组装法获得的样品进行了全面的比对,证实采用刻蚀的方法也可以获得主要暴露(111)晶面的伽马氧化铝材料。进而研究了暴露不同晶面的伽马氧化铝作为主催化剂和催化剂载体负载金属和氧化物在某些催化反应中的作用。以上述制备的伽马氧化铝作为主催化剂在甲醇脱水、异丙醇脱水、糠醛选择性加氢制糠醇反应中显示出比普通氧化铝更好的催化反应活性。作为催化剂载体,其负载Pd在苯乙炔选择性加氢反应和负载Co3O4用于CO氧化反应中也显示比普通伽马氧化铝更好的催化活性。这些结果表明伽马氧化铝的不同晶面对所负载的金属或金属氧化物具有很不同的影响,也进一步佐证了这种自上而下的刻蚀法确实可以制备得到暴露高能晶面的伽马氧化铝。此外,还比较细致地研究了还原再氧化的处理过程对Co3O4/Al2O3催化剂结构的影响,及其对CO氧化反应性能的影响。发现经过还原再氧化处理后,该催化剂的催化活性显著增强,进一步表明表面结构对催化剂催化性能的巨大影响。