一种利用溶胶‑凝胶法合成制备掺杂硼的γ‑Al2O3的方法与流程

本发明属于化工材料技术领域，具体涉及一种利用溶胶−凝胶法合成制备掺杂硼的γ-al2o3的方法。

背景技术：

氧化铝（al2o3）有许多同质异晶体，目前已知的有10多种，应用比较广泛的主要有2种晶型，即γ-al2o3和α-al2o3（刚玉）。其中，γ-al2o3具有高比表面积的特性，并且活性高吸附能力强。

汽车尾气是当今社会的主要污染源之一，因此γ-al2o3作为汽车尾气处理的催化剂载体而被广泛应用。由于γ-al2o3的高温稳定性差，在高温条件下易发生相变，导致整体催化活性降低甚至失活，本发明则是利用溶胶—凝胶法合成制备掺杂硼的γ-al2o3的方法，提高了γ-al2o3的比表面积和高温稳定性。

申请公布号cn106219582a的一种具有超大介孔孔容γ-al2o3的制备方法，公开了在室温下，以无机阳离子铝盐和naoh为反应物，以嵌段共聚物p123为结构导向剂。通过多次调节ph值或并流混合使al³⁺与oh⁻反应得到氢氧化铝沉淀，将洗净后的氢氧化铝沉淀再分散于p123溶液中，之后复合物在一定温度下进行蒸发干燥组装，将干燥后的复合物焙烧，制得超大介孔孔容的γ-al2o3。这种方法是通过控制氢氧化钠的量进行ph调节，使溶液的ph保持碱性；本发明则是在γ-al2o3的晶格中掺杂硼，以盐酸调节溶液的ph值为酸性，获得掺杂后的γ-al2o3具有大的比表面积和高温稳定性。

申请公布号cn102614863a的一种la、zr掺杂γ-al2o3的水热合成制备方法。公开了一种la、zr掺杂γ-al2o3的水热合成制备方法,其包括原材料的混合与搅拌，水热合成，生成物的分离、洗涤、干燥烧结三个步骤。本发明则是采用的溶胶—凝胶法在γ-al2o3的晶格中掺杂硼，方法不同，且掺杂后的γ-al2o3具有大的比表面积和高温稳定性。

技术实现要素：

本发明公开了一种利用溶胶−凝胶法合成制备掺杂硼的γ-al2o3的方法，用以提高氧化铝的比表面积和高温稳定性。具体操作步骤如下：

（1）将1g非离子型表面活性剂（p123）溶解到8ml无水乙醇中，通过盐酸调节溶液的ph为4～5，获得透明溶液ⅰ。

（2）选用硼酸作为硼源，将0.0125～0.05g硼酸溶解到4～8ml丙醇中，获得透明溶液ⅱ。

（3）将溶液ⅱ加入到溶液ⅰ中得到混合溶液ⅲ，并用5ml无水乙醇冲洗，将混合溶液搅拌45min后，在空气中静置6～8h。

（4）将1g异丙醇铝加入到混合溶液ⅲ中，在密闭环境中搅拌12h后，在空气中静置24h。

（5）将静置后的溶液置于60℃干燥箱中干燥12h，然后升温至80℃继续干燥12小时。

（6）将干燥后的固体物质在1000℃下煅烧3h。

本发明的显著特点：

（1）通过xrd图可以看出制备的掺硼氧化铝纯度高，结晶度好。

（2）本发明通过溶胶—凝胶法制备出的掺杂硼的γ-al2o3粉体的比表面积大于100m²/g，相同条件下未掺杂硼的γ-al2o3粉体比表面积小于95m²/g。

（3）本发明通过溶胶—凝胶法制备出的掺杂硼的γ-al2o3粉体，具有高温稳定性的特点，在1200℃下煅烧3小时后的xrd图显示仍以未转换的γ-al2o3晶相为主，而相同条件下未掺杂硼的γ-al2o3粉体在1200℃下煅烧3小时后的xrd图显示晶相γ-al2o3完全转化成了α-al2o3。

附图说明：

图1：本发明制备的硼掺杂的γ-al2o3的x射线衍射图谱及其对应的pdf#47-0319标准谱线。

图2:未掺杂氧化铝在1200℃下煅烧3小时后的xrd图，晶相由γ-al2o3完全转化成了α-al2o3，其对应pdf#10-0173标准谱线。

图3：本发明制备的掺杂硼的γ-al2o3在1200℃下煅烧3小时后的xrd图，以γ-al2o3晶相为主，其对应pdf#47-0319标准谱线；有少量转化后的α-al2o3，其对应pdf#10-0173标准谱线。

具体实施方法：

实施例1：

将1gp123溶解到8ml无水乙醇中，通过盐酸调节溶液的ph为4～5，获得ⅰ型透明溶液，将0.0125g硼酸溶解到4ml丙醇中，获得ⅱ型透明溶液，将ⅱ型溶液加入到ⅰ型溶液中得到ⅲ型混合溶液，并用5ml无水乙醇冲洗，将混合溶液搅拌45min后，在空气中静置6～8h，然后把1g异丙醇铝加入ⅲ型混合溶液中，在密闭环境中搅拌12h后，在空气中静置24h，将静置后的溶液置于60℃干燥箱中干燥12h，然后升温至80℃继续干燥12小时，将干燥后的固体物质在1000℃下煅烧3h。制备出的掺硼γ-al2o3的比表面积为105.03m²/g，在1200℃下煅烧3小时后主要物相仍为γ-al2o3晶相。

实施例2：

将1gp123溶解到8ml无水乙醇中，通过盐酸调节溶液的ph为4～5，获得ⅰ型透明溶液，将0.025g硼酸溶解到4ml丙醇中，获得ⅱ型透明溶液，将ⅱ型溶液加入到ⅰ型溶液中得到ⅲ型混合溶液，并用5ml无水乙醇冲洗，将混合溶液搅拌45min后，在空气中静置6～8h，然后把1g异丙醇铝加入ⅲ型混合溶液中，在密闭环境中搅拌12h后，在空气中静置24h，将静置后的溶液置于60℃干燥箱中干燥12h，然后升温至80℃继续干燥12小时，将干燥后的固体物质在1000℃下煅烧3h。制备出的掺硼γ-al2o3的比表面积为116.98m²/g，在1200℃下煅烧3小时后主要物相仍为γ-al2o3晶相。

实施例3：

将1gp123溶解到8ml无水乙醇中，通过盐酸调节溶液的ph为4～5，获得ⅰ型透明溶液，将0.05g硼酸溶解到6ml丙醇中，获得ⅱ型透明溶液，将ⅱ型溶液加入到ⅰ型溶液中得到ⅲ型混合溶液，并用5ml无水乙醇冲洗，将混合溶液搅拌45min后，在空气中静置6～8h，然后把1g异丙醇铝加入ⅲ型混合溶液中，在密闭环境中搅拌12h后，在空气中静置24h，将静置后的溶液置于60℃干燥箱中干燥12h，然后升温至80℃继续干燥12小时，将干燥后的固体物质在1000℃下煅烧3h。制备出的掺硼γ-al2o3的比表面积为100.78m²/g，在1200℃下煅烧3小时后主要物相仍为γ-al2o3晶相。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种利用溶胶−凝胶法合成制备掺杂硼的γ‑Al2O3的方法，用以提高氧化铝的比表面积和高温稳定性，属于化工材料技术领域。将一种非离子型表面活性剂（P123）溶解到无水乙醇中，通过滴加盐酸调节溶液的pH；选硼酸作为硼源，将一定量的硼酸溶解到丙醇中。把溶解混合均匀的硼酸溶液加入到P123溶液里，充分搅拌，在空气中静置一段时间后，得到透明的混合溶液。然后将一定量的异丙醇铝加入混合溶液中，在密闭环境下快速搅拌，制得透明的湿溶胶。将得到的湿溶胶在空气中老化一段时间后，置于干燥箱中干燥，使溶剂挥发，得到干凝胶。将得到的干凝胶在一定温度下煅烧，获得结晶度良好的掺硼的γ‑Al2O3粉体。本发明掺入的硼已进入γ‑Al2O3的晶格中，获得的晶体纯度高、结晶度好，硼的掺入提高了γ‑Al2O3的比表面积和高温稳定性。

技术研发人员：赵萍;李卓辉;刘继发;高敏;庄会峰
受保护的技术使用者：齐鲁工业大学
技术研发日：2017.06.23
技术公布日：2017.09.05