乙烯是石油化工产业中最重要的基础原料，广泛应用于合成聚乙烯、乙苯、环氧乙烷等化工产品。随着生物质资源的高效利用，通过乙醇脱水制取乙烯的工艺已成为石油替代战略的关键方向。在这一过程中，γ-Al2O3催化剂因其高稳定性、大比表面积和优异的再生性能，成为工业上最重要的催化剂之一。
然而，传统的γ-Al2O3生产厂家所制备的催化剂往往存在孔径分布不均、杂质离子残留的问题，这些问题会显著影响其在乙醇脱水反应中的性能。因此，开发一种简单、高效且高纯度的γ-Al2O3合成方法具有重要意义。
合成γ-Al2O3催化剂的方法主要分为酸法、碱法和复分解法。酸法通常以三氯化铝或硝酸铝为原料，通过中和反应生成氢氧化铝，再经煅烧得到γ-Al2O3。但这种方法容易引入杂质离子，如Cl-或Na+，影响最终产品的纯度。
碱法则以偏铝酸钠或偏铝酸钾为原料，通过与酸反应生成氢氧化铝。然而，这种方法需要严格控制pH值和反应温度，以避免生成不溶性杂质，导致工艺复杂。
复分解法结合了酸法和碱法的特点，通过交替加入酸性和碱性溶液，使反应体系的pH值在酸性和碱性之间波动，从而生成高纯度的氢氧化铝。但这一方法步骤繁琐，且对设备要求较高。
为了解决上述问题，本文提出了一种新的合成方法。该方法以硝酸铝、碳酸铝铵或异丙醇铝为原料，利用氨水或尿素作为沉淀剂，通过简单的中和反应生成氢氧化铝，再经煅烧制得γ-Al2O3催化剂。具体步骤如下：
1. 将铝盐与去离子水配制成0.5～1.5 mol/L的溶液。
2. 在搅拌条件下，向溶液中缓慢滴加沉淀剂（氨水或尿素溶液），将pH值控制在7～9。
3. 室温下搅拌0.5～2小时，过滤后得到沉淀物。
4. 将沉淀物在80～120℃下干燥，然后于450～700℃下煅烧2～6小时，制得γ-Al2O3催化剂。
该方法未引入Na+、K+、SO42-或Cl-等杂质离子，所得催化剂纯度高，孔径分布均匀，比表面积可达198.2 m2/g。
将上述方法制得的γ-Al2O3催化剂应用于乙醇脱水制乙烯工艺中。将催化剂装入固定床反应器，在氮气保护下升温至250～450℃，以0.3～10 h-1的质量空速进料，将乙醇溶液汽化后通过催化剂床层进行反应。
实验表明，该方法制备的催化剂对乙醇脱水制乙烯表现出极高的活性和选择性。在最佳反应条件下（温度350～400℃，乙醇浓度55wt％～95wt％，质量空速0.6～5 h-1），乙醇的单程转化率达到95％以上，乙烯选择性超过96％。
此外，该方法对低浓度乙醇（20wt％）也具有较好的催化效果，这为生物质发酵乙醇的直接利用提供了可能性，进一步降低了生产成本。
煅烧温度是影响催化剂性能的关键因素之一。实验表明，当煅烧温度低于450℃时，所得产物为γ-AlOOH，而非γ-Al2O3，这会导致催化性能显著下降。而煅烧温度过高（超过700℃）则会破坏催化剂的孔结构，降低其比表面积和活性。
沉淀过程中的pH值控制同样重要。当pH值低于7时，铝离子可能无法完全沉淀，导致催化剂活性下降。因此，将pH值控制在7～9范围内是确保催化剂高性能的前提。
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