一種介孔氧化鋁的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種介孔氧化鋁的制備方法，更確切地說是關(guān)于一種在制備過程中采用超聲波輔助老化、程序升溫晶化、廢氣回收處理等方式的節(jié)能環(huán)保的介孔氧化鋁制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]介孔材料是20世紀(jì)90年代興起的一種新型納米結(jié)構(gòu)材料。自1992年Mobil公司合成了 MCM-41之后，人們先后研制了各種非硅基介孔材料，包括過渡金屬氧化物、稀土氧化物以及復(fù)合金屬氧化物。介孔材料是指比表面積較大(一般大于200m2/g)、孔徑分布在2?50nm的多孔材料。若孔道按照幾何的空間點群排列，孔徑分布范圍窄，就屬于有序介孔材料。這一新型材料在催化、吸附與分離等領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用。氧化鋁(Al2O3)的晶型豐富，價廉易得，具有良好的物理化學(xué)性質(zhì)，是一種十分重要的催化劑載體和吸附劑，在工業(yè)上已被廣泛應(yīng)用。介孔氧化鋁除具有普通Al2O3材料的優(yōu)異性能之外，還具有介孔特性，其催化、吸附性能更為優(yōu)越，因此相關(guān)的制備和應(yīng)用研究具有十分重要的意義，近年來引起了人們的廣泛關(guān)注。
[0003]溶膠-凝膠法是最常見的介孔材料制備方法，將表面活性劑溶解在溶劑中形成透明溶膠，相繼加入鋁源及其他試劑，攪拌溶解后充分老化轉(zhuǎn)變?yōu)槟z(即前驅(qū)體)，對凝膠進行后處理即得到相應(yīng)介孔物質(zhì)。Sun等以AlCl3.6Η20的氨水溶液為鋁源，以聚乙二醇(PEG)為結(jié)構(gòu)導(dǎo)向劑和分散劑，制備得到的前驅(qū)體經(jīng)老化、水洗和醇洗除去PEG和其他雜質(zhì)后在110°C干燥2h，置于不同溫度煅燒得到介孔氧化鋁。Du等以NaAlO2為鋁源，控制其水溶液濃度形成溶膠，滴加HCl控制pH值，熱水浴控溫將凝膠老化，經(jīng)甲醇洗滌和干燥后煅燒，制得孔徑在2?20nm的勃姆石型介孔氧化鋁。溶膠-凝膠法適用范圍廣泛，安全易行，但制備周期長，重復(fù)性差。
[0004]水熱合成技術(shù)是氧化鋁合成主要技術(shù)之一，指在密閉容器中，以水作為溶媒，在一定溫度、壓力下制備、加工和評價材料的一種方法。修飛等人以月桂酰谷氨酸鈉為模板劑，偏鋁酸鈉為鋁源在水溶液中通過溶膠-凝膠法老化一段時間，提升至較高溫度后通過自身生成壓力晶化處理，再經(jīng)過過濾、洗滌、焙燒等后處理得到介孔氧化鋁。
[0005]超聲波有利于合成形貌均一、結(jié)晶度高的介孔材料，這種促進作用一方面由于超聲波增加了原料的溶解度，加速縮聚-解聚的平衡，另一方面由于超聲波對老化過程有影響，空化氣泡可起到類似晶核的作用，促進晶體生長，加速晶種分散，使體系中晶核數(shù)量增力口，有效縮短制備時間。如尹偉等在超聲波作用下合成出介孔分子篩，潤明濤等以超聲波輔助合成了介孔分子篩MCM-41并考察了超聲波作用時間和功率對產(chǎn)品的影響。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0006]本發(fā)明的目的在于提供一種操作安全、工藝簡單、原料成本低、工期縮短、制備過程綠色環(huán)保的介孔氧化鋁制備方法。以氫氧化鋁和氫氧化鈉為主要原料，以十六烷基三甲基溴化銨為模板劑，采用超聲波輔助老化、程序升溫晶化的方法有效縮短制備時間并降低能耗，模板劑經(jīng)高溫焙燒后形成的分解氣體排入裝有弱堿性吸收液的廢氣處理裝置，實現(xiàn)綠色環(huán)保。
[0007]制備步驟如下:
室溫攪拌狀態(tài)下將定量分析純氫氧化鈉加入適量蒸餾水中，加熱升溫至一定溫度后加入定量分析純氫氧化鋁，保持沸騰狀態(tài)回流一段時間，冷卻至室溫，得到偏鋁酸鈉溶液。稱取定量分析純十六烷基三甲基溴化銨溶于適量蒸餾水中，充分?jǐn)嚢柚寥咳芙?，緩慢加入適量偏鋁酸鈉溶液，攪拌狀態(tài)下逐滴滴加硝酸調(diào)節(jié)溶液PH至7，在一定頻率的室溫超聲攪拌狀態(tài)下老化一段時間，將其轉(zhuǎn)移至高壓反應(yīng)釜中，以一定升溫速率升至120°C，在120°C下晶化一段時間。產(chǎn)物經(jīng)多次洗滌、抽濾，經(jīng)120°C烘干2h。將得到的固體置于馬弗爐中于600°C焙燒3h，焙燒過程中十六烷基三甲基溴化銨分解的氣體經(jīng)引風(fēng)機排入裝有弱堿性(pH8~9)吸收液的處理裝置。
【附圖說明】
[0008]圖1為按照實施方式一制備的介孔氧化鋁樣品XRD衍射圖；
圖2a為按照實施方式一制備的介孔氧化鋁樣品孔徑分布曲線；
圖2b為按照實施方式二制備的介孔氧化鋁樣品孔徑分布曲線；
圖2c為按照實施方式三制備的介孔氧化鋁樣品孔徑分布曲線。
【具體實施方式】
[0009]以下實施方式是為了使本領(lǐng)域中普通技術(shù)人員更詳細(xì)的理解本發(fā)明，但所舉實施方式對本發(fā)明不作任何限制。
[0010]實施方式一
室溫攪拌狀態(tài)下將500g分析純氫氧化鈉加入800g蒸餾水中，加熱升溫至80°C后加入650g分析純氫氧化鋁，保持沸騰狀態(tài)回流2h，冷卻至室溫，得到偏鋁酸鈉溶液；稱取36.5g分析純十六烷基三甲基溴化銨溶于500ml蒸餾水中，充分?jǐn)嚢柚寥咳芙?，緩慢加?0g制得的偏鋁酸鈉溶液，攪拌狀態(tài)下逐滴滴加硝酸調(diào)節(jié)溶液PH至7，在超聲頻率為40KHz的室溫超聲攪拌狀態(tài)下老化2h，將其轉(zhuǎn)移至高壓反應(yīng)釜中，以2V /min的升溫速率升至120°C，在120°C下晶化4h ;產(chǎn)物經(jīng)多次洗滌、抽濾，經(jīng)120°C烘干2h ;將得到的固體置于馬弗爐中于600°C焙燒3h，焙燒過程中十六烷基三甲基溴化銨分解的氣體經(jīng)引風(fēng)機排入裝有pH8~9弱堿性吸收液的處理裝置。XRD衍射表征證明得到的氧化鋁為介孔材料。介孔氧化鋁比表面積:277m2/g ;孔容:0.49m3/g ;平均孔徑:7.2nm。
[0011]實施方式二
操作步驟與實施方式一相同，只改變老化過程在沒有超聲波情況下攪拌進行2h，其他條件不變。得到的介孔氧化鋁比表面積:236m2/g ;孔容:0.32m3/g ;平均孔徑:5.4nm。
[0012]實施方式三
操作與實施方式一相同，只改變晶化過程不采用程序升溫方式，120°C晶化6h，其他條件不變。得到的介孔氧化鋁比表面積:256m2/g ;孔容:0.47m3/g ;平均孔徑:7.4nm。
【主權(quán)項】
1.一種介孔氧化鋁的制備方法，其特征在于包括以下步驟:室溫攪拌狀態(tài)下將500g分析純氫氧化鈉加入800g蒸餾水中，加熱升溫至80 °C后加入650g分析純氫氧化鋁，保持沸騰狀態(tài)回流2h，冷卻至室溫，得到偏鋁酸鈉溶液；稱取36.5g分析純十六烷基三甲基溴化銨溶于500ml蒸餾水中，充分?jǐn)嚢柚寥咳芙猓徛尤?0g制得的偏鋁酸鈉溶液，攪拌狀態(tài)下逐滴滴加硝酸調(diào)節(jié)溶液pH至7，在超聲頻率為40KHz的室溫超聲攪拌狀態(tài)下老化2h，將其轉(zhuǎn)移至高壓反應(yīng)釜中，以2V /min的升溫速率升至120°C，在120°C下晶化4h ;產(chǎn)物經(jīng)多次洗滌、抽濾，經(jīng)120°C烘干此；將得到的固體置于馬弗爐中于600°C焙燒3h，焙燒過程中十六烷基三甲基溴化銨分解的氣體經(jīng)引風(fēng)機排入裝有PH8~9弱堿性吸收液的處理裝置。
【專利摘要】本發(fā)明提供一種介孔氧化鋁的制備方法，該方法以氫氧化鋁和氫氧化鈉為原料，以十六烷基三甲基溴化銨為模板劑，采用超聲波輔助老化、程序升溫晶化、高溫焙燒過程中模板劑分解氣體排入廢氣處理裝置的方法合成介孔氧化鋁。該方法操作安全、工藝簡單、原料成本低、工期縮短、制備過程綠色環(huán)保。
【IPC分類】C01F7-02
【公開號】CN104671264
【申請?zhí)枴緾N201510125165
【發(fā)明人】王寰, 韓沖, 傅斌
【申請人】天津凱美科技有限公司
【公開日】2015年6月3日
【申請日】2015年3月23日