一種大比表面積大孔體積含硅薄水鋁石的制備方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于薄水鋁石制備技術領域，特別涉及一種大比表面積大孔體積含硅薄水鋁石的制備方法。
【背景技術】
[0002]薄水鋁石(boehmite)，也稱為一水軟鋁石，為氧化鋁的水合物。薄水鋁石有多種形貌，包括片狀、纖維狀和球形，并且具有比表面積大、孔體積大的特點，可以用于催化劑和吸附劑的載體。含硅薄水鋁石與不含硅薄水鋁石相比，具有更優化的酸性，更適宜于作為催化材料。
[0003]趙繼華等人在中國專利CN103332716A中提供了一種以硝酸鋁溶液和氨水溶液為原料，并用不同比例的醇水溶液洗滌，得到比表面積為383?475m2/g孔體積為0.97?
1.91 cm 3/g的薄水銷石。
[0004]于向真等人在中國專利CN102050476A中將鋁酸鹽的水溶液與含有二氧化碳的氣體在超重力條件下接觸反應，并進行固液分離，可得到比表面積為290?414m2/g，孔體積為0.67?2.4lcm3/g的薄水銷石。
【發明內容】
[0005]本發明的目的是提供一種大比表面積大孔體積含硅薄水鋁石的制備方法。
[0006]本發明的技術方案為:以偏鋁酸鈉、硫酸鋁和水玻璃為初始原料，三者同時滴加制備出形成薄水鋁石的中間產物-鋁水化合物，然后對得到的中間產物進行水熱處理，最后冷卻，洗滌，干燥得到含硅薄水鋁石。
[0007]本發明所述的大比表面積大孔體積含硅薄水鋁石的制備方法的具體步驟包括:
[0008](I)配制0.1-0.7mol/L的硫酸鋁溶液；將摩爾比為2_5的氫氧化鈉和三水鋁石溶于水中，在100-140°C下反應l_50h得到質量濃度為5-55%的偏鋁酸鈉溶液；氫氧化鈉和三水鋁石的摩爾比優選4-5 ;
[0009](2)將偏鋁酸鈉溶液滴加到硫酸鋁溶液中至pH值為7-11，pH值優選9_10 ；
[0010](3)向步驟(2)得到的懸浮液中同時滴加偏鋁酸鈉溶液、硫酸鋁溶液和水玻璃，滴加過程保持體系pH值為7-11，pH值優選9-10，最終得到的懸浮液中硅元素和鋁元素的比例以氧化硅與氧化鋁的摩爾比計為0.006-0.15 ；
[0011](4)將步驟(3)得到的懸浮液轉移到高壓反應釜中，在70-150°C下晶化5_50h ;溫度優選80-120°C，晶化時間優選10-40h ；
[0012](5)反應完成后將高壓釜冷卻至室溫，得到的白色沉淀物用去離子水洗滌，在60-100°C下干燥得到大比表面積大孔體積含硅薄水鋁石。
[0013]有益效果:本發明制備得到的含硅薄水鋁石中氧化硅含量為l_20wt%，比表面積為600-850m2/g，孔體積為1.7?2.4cm3/g。此方法工藝簡單，綠色環保，易于工業化。
【附圖說明】
[0014]圖1為實施例1中得到的大比表面積大孔體積含硅薄水鋁石的X射線粉末衍射圖。
[0015]圖2為實施例1中得到的大比表面積大孔體積含硅薄水鋁石的透射電子顯微鏡照片。
【具體實施方式】
[0016]實施例1
[0017]稱取22.56g氫氧化鈉(北京化工廠產品，分析純，下同)，三水鋁石9.78g(山西鋁廠工業產品，氧化鋁含量65 %，下同)，67.66g去離子水攪拌均勻后120 V反應5h制備出Na/Al = 4.5偏鋁酸鈉溶液。稱取233.24g十八水合硫酸鋁(西隴化工廠有限公司生產，分析純，下同)，加去離子水溶解，制得濃度為0.7mol/L的硫酸鋁溶液。稱取25g硫酸鋁溶液，在室溫及攪拌條件下，并逐滴加入偏鋁酸鈉溶液，滴加至PH = 9.0，以此為底液，向其中同時滴加偏鋁酸鈉溶液、硫酸鋁溶液和水玻璃，該過程中保持體系pH = 8.5，最終共計滴加75g硫酸鋁溶液，0.48g水玻璃(催化劑長嶺分公司，氧化硅27.426 %，氧化鈉8.76 %，下同)，滴加完成后得到白色懸浮液。
[0018]將得到的均勻的白色懸浮液封裝到高壓反應釜中，放入100°C烘箱晶化20小時。所得產物過濾，用去離子水洗滌后，于60°C干燥24小時，得到產物SI。
[0019]將得到的產物通過XRD表征，通過XRD譜圖可知，所獲得的產物為純相薄水鋁石。氧化娃含量1.0wt %,比表面積(BET法，下同)752.lm2/g，孔體積為1.84cm3/g。
[0020]實施例2
[0021]稱取22.56g氫氧化鈉，三水鋁石9.78g，67.66g去離子水攪拌均勻后120°C反應5h制備出Na/Al = 4.5的偏鋁酸鈉溶液。稱取233.24g十八水合硫酸鋁，加去離子水溶解，制得濃度為0.7mol/L的硫酸鋁溶液。在室溫及攪拌條件下，稱取25g硫酸鋁溶液，并逐滴加入偏鋁酸鈉溶液，滴加至pH = 10.0，以此為底液，向其中同時滴加偏鋁酸鈉溶液、硫酸鋁溶液和水玻璃，該過程中保持體系pH = 9.5，最終共計滴加75g硫酸鋁溶液，4.68g水玻璃(催化劑長嶺分公司，氧化硅27.426%，氧化鈉8.76% )，滴加完成后得到白色懸浮液。
[0022]將得到的均勻的白色懸浮液封裝到高壓反應釜中，放入90°C烘箱晶化20小時。所得產物過濾，用去離子水洗滌后，于60°C干燥24小時，得到產物S2。
[0023]將得到的產物通過XRD表征，通過XRD譜圖可知，所獲得的產物為純相薄水鋁石。氧化娃含量8.8wt%,比表面積840m2/g，孔體積為2.30cm3/g。
[0024]實施例3
[0025]稱取22.56g氫氧化鈉，三水鋁石9.78g，67.66g去離子水攪拌均勻后120°C反應5h制備出Na/Al = 4.5偏鋁酸鈉溶液。稱取233.24g十八水合硫酸鋁，加去離子水溶解，制得濃度為0.7mol/L的硫酸鋁溶液。稱取25g硫酸鋁溶液，在室溫及攪拌條件下，并逐滴加入偏鋁酸鈉溶液，滴加至pH = 10.5，以此為底液，向其中同時滴加偏鋁酸鈉溶液、硫酸鋁溶液和水玻璃，該過程中保持體系pH = 10.5，最終共計滴加75g硫酸鋁溶液，12.0lg水玻璃(催化劑長嶺分公司，氧化硅27.426%，氧化鈉8.76% )，滴加完成后得到白色懸浮液。
[0026]將得到的均勻的白色懸浮液封裝到高壓反應釜中，放入100°C烘箱晶化20小時。所得產物過濾，用去離子水洗滌后，于60°C干燥24小時，得到產物S3。
[0027]將得到的產物通過XRD表征，通過XRD譜圖可知，所獲得的產物為純相薄水鋁石。氧化娃含量20.6wt%,比表面積705.lm2/g，孔體積為1.79cm3/g。
[0028]實施例4
[0029]精確稱取15.04g氫氧化鈉，三水鋁石9.78g，75.19g去離子水攪拌均勻后120°C反應5h制備出Na/Al = 3.0偏鋁酸鈉溶液。稱取233.24g十八水合硫酸鋁，加去離子水溶解，制得濃度為0.7mol/L的硫酸鋁溶液。稱取25g硫酸鋁溶液，在室溫及攪拌條件下，并逐滴加入偏鋁酸鈉溶液，滴加至PH = 9.0，以此為底液，向其中同時滴加偏鋁酸鈉溶液、硫酸鋁溶液和水玻璃，該過程中保持體系pH = 10.5,最終共計滴加75g硫酸鋁溶液，6.24g水玻璃(催化劑長嶺分公司，氧化硅27.426%,氧化鈉8.76% )，滴加完成后得到白色懸浮液。
[0030]將得到的均勻的白色懸浮液封裝到高壓反應釜中，放入100°C烘箱晶化20小時。所得產物過濾，用去離子水洗滌后，于60°C干燥24小時，得到產物S4。
[0031]將得到的產物通過XRD表征，通過XRD譜圖可知，所獲得的產物為純相薄水鋁石。氧化娃含量11.7wt%,比表面積788.6m2/g，孔體積為1.88cm3/g。
[0032]實施例5
[0033]稱取22.56g氫氧化鈉，三水鋁石9.78g，67.66g去離子水攪拌均勻后120°C反應5h制備出Na/Al = 4.5偏鋁酸鈉溶液。稱取133.28g十八水合硫酸鋁，加去離子水溶解，制得濃度為0.4mol/L的硫酸鋁溶液。稱取25g硫酸鋁溶液，在室溫及攪拌條件下，并逐滴加入偏鋁酸鈉溶液，滴加至pH = 10.5，以此為底液，向其中同時滴加偏鋁酸鈉溶液、硫酸鋁溶液和水玻璃，該過程中保持體系pH = 10.5，最終共計滴加75g硫酸鋁溶液，12.0lg水玻璃(催化劑長嶺分公司，氧化硅27.426%，氧化鈉8.76% )，滴加完成后得到白色懸浮液。
[0034]將得到的均勻的白色懸浮液封裝到高壓反應釜中，放入100°C烘箱晶化20小時。所得產物過濾，用去離子水洗滌后，于60°C干燥24小時，得到產物S5。
[0035]將得到的產物通過XRD表征，通過XRD譜圖可知，所獲得的產物為純相薄水鋁石。氧化娃含量11.6wt%,比表面積758.lm2/g，孔體積為1.86cm3/g。
【主權項】
1.一種大比表面積大孔體積含硅薄水鋁石的制備方法，其特征在于，該方法的具體步驟包括: (1)配制0.1-0.7mol/L的硫酸鋁溶液；將摩爾比為2_5的氫氧化鈉和三水鋁石溶于水中，在100-140°C下反應l_50h得到質量濃度為5-55%的偏鋁酸鈉溶液； (2)將偏鋁酸鈉溶液滴加到硫酸鋁溶液中至pH值為7-11； (3)向步驟(2)得到的懸浮液中同時滴加偏鋁酸鈉溶液、硫酸鋁溶液和水玻璃，滴加過程保持體系PH值為7-11，最終得到的懸浮液中硅元素和鋁元素的比例以氧化硅與氧化鋁的摩爾比計為0.006-0.15 ； (4)將步驟(3)得到的懸浮液轉移到高壓反應釜中，在70-150°C下晶化5-50h； (5)反應完成后將高壓釜冷卻至室溫，得到的白色沉淀物用去離子水洗滌，在60-100°C下干燥得到大比表面積大孔體積含硅薄水鋁石。
2.根據權利要求1中所述的制備方法，其特征在于，步驟(I)中氫氧化鈉和三水鋁石的摩爾比為4-5。
3.根據權利要求1中所述的制備方法，其特征在于，步驟(2)中pH值控制在9-10。
4.根據權利要求1中所述的制備方法，其特征在于，步驟(3)中pH值控制在9-10。
5.根據權利要求1中所述的制備方法，其特征在于，步驟(4)中溫度為80-120°C，晶化時間為10-40ho
【專利摘要】本發明公開了一種大比表面積大孔體積含硅薄水鋁石的制備方法。該方法以偏鋁酸鈉、硫酸鋁和水玻璃為初始原料，三者同時滴加制備出形成薄水鋁石的中間產物-鋁水化合物，然后對得到的中間產物進行水熱處理，最后冷卻，洗滌，干燥得到含硅薄水鋁石。本發明制備得到的含硅薄水鋁石中氧化硅含量為1-20wt％，比表面積為600-850m2/g，孔體積為1.7～2.4cm3/g。此方法工藝簡單，綠色環保，易于工業化。
【IPC分類】C01F7-14
【公開號】CN104724742
【申請號】CN201510083614
【發明人】宋家慶, 孫建川, 盧磊, 徐向宇
【申請人】北京化工大學
【公開日】2015年6月24日
【申請日】2015年2月16日