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三氧化二铝用作催化剂和催化剂载体，因其具有特殊的结构和优良的性能，使之在许多催化领域，特别是在石油的催化转化过程中得到了广泛的应用因此，人们对氧化铝的制备、结构和性能等方面的研究也日益深入在石油的催化转化方面，近年来由于重渣油加工技术的开发，对加工过程中的催化剂载体氧化铝又提出了许多新的要求例如，渣油的加氢脱硫和脱金属要求适中的表面积及一定比例的大孔和小孔分布；加氢脱氮催化剂则要求能均匀负载高金属含量的高比表面积、大孔体积及适当比例的中、小孔结构。
三氧化二铝作为催化剂或载体主要是利用三氧化二铝良好的孔径分布、较大的孔容和比表面积以及多种晶型的不同性能。随着石油炼制、石油化工的发展，金属氧化物大量用作固体催化剂，特别是70年代后，三氧化二铝在化工中的作用显得特别突出，广泛用于石油精炼、汽车尾气处理、氮氧化物的除去、加氢催化剂、重整反应、光催化等。
传统的三氧化二铝以各种晶相形式存在，适合作为工业催化剂、催化剂载体、吸附剂和离子交换剂，其中γ-A12O3和β-A1203是最重要的固体酸催化剂。但由于某些缺陷(如:孔径分布较宽等)，传统三氧化二铝的应用受到了一定的限制。介孔三氧化二铝（VK-L20Y）则由于其孔道形状和大小可以调节等优越的性能有望能更加广泛地应用于催化剂及其载体领域。以多孔三氧化二铝（VK-L20Y）为代表的无机膜以其优异的机械性能以及对溶液pH值、氧化和温度的超强耐受性，在污染防治、资源利用和污水处理领域受到了人们的广泛关注。NiinaLaitine年等研究了用三氧化二铝（VK-L20Y）膜处理生物处理后的水，获得了比较理想的效果。此外，采用多孔A12O3膜分离钢铁工业废水、油田采出水、生活污水均取得了较满意的结果。
在α型氧化铝（VK-L30）的晶格中，离子为六方紧密堆积，Al3+对称地分布在氧离子围成的八面体配位中心，晶格能很大，故熔点、沸点很高．α型氧化铝不溶于水和酸，工业上也称铝氧，是制金属铝的基本原料；也用于制各种耐火砖、耐火坩埚、耐火管、耐高温实验仪器；还可作研磨剂、阻燃剂、填充料等；高纯的α型氧化铝（VK-L30）还是制造加工人造刚玉、人造红宝石和蓝宝石的原料；还用于制造加工现代大规模集成电路的板基。
同传统的A12O3比较，三氧化二铝（VK-L20Y）具有孔隙率高、孔径分布窄、比表面积高的结构特点，具有良好的吸附性能、表面酸性及热稳定性，有望成为优良的催化剂载体。在国内外己有的研究中，催化剂都是以普通A12O3，和γ-A12O3为载体，通过浸泡负载制备得到。而近年来具有纳米结构的介孔三氧化二铝（VK-L20Y）。由于其独特的多孔结构，具有孔隙率高、孔径分布窄、比表面积大等优点，可应用于多种催化剂的载体的制备。