一种介孔氧化铝的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种介孔氧化铝的制备方法，更确切地说是关于一种在制备过程中采用超声波辅助老化、程序升温晶化、废气回收处理等方式的节能环保的介孔氧化铝制备方法。
【背景技术】
[0002]介孔材料是20世纪90年代兴起的一种新型纳米结构材料。自1992年Mobil公司合成了 MCM-41之后，人们先后研制了各种非硅基介孔材料，包括过渡金属氧化物、稀土氧化物以及复合金属氧化物。介孔材料是指比表面积较大(一般大于200m2/g)、孔径分布在2?50nm的多孔材料。若孔道按照几何的空间点群排列，孔径分布范围窄，就属于有序介孔材料。这一新型材料在催化、吸附与分离等领域有广泛应用。氧化铝(Al2O3)的晶型丰富，价廉易得，具有良好的物理化学性质，是一种十分重要的催化剂载体和吸附剂，在工业上已被广泛应用。介孔氧化铝除具有普通Al2O3材料的优异性能之外，还具有介孔特性，其催化、吸附性能更为优越，因此相关的制备和应用研究具有十分重要的意义，近年来引起了人们的广泛关注。
[0003]溶胶-凝胶法是最常见的介孔材料制备方法，将表面活性剂溶解在溶剂中形成透明溶胶，相继加入铝源及其他试剂，搅拌溶解后充分老化转变为凝胶(即前驱体)，对凝胶进行后处理即得到相应介孔物质。Sun等以AlCl3.6Η20的氨水溶液为铝源，以聚乙二醇(PEG)为结构导向剂和分散剂，制备得到的前驱体经老化、水洗和醇洗除去PEG和其他杂质后在110°C干燥2h，置于不同温度煅烧得到介孔氧化铝。Du等以NaAlO2为铝源，控制其水溶液浓度形成溶胶，滴加HCl控制pH值，热水浴控温将凝胶老化，经甲醇洗涤和干燥后煅烧，制得孔径在2?20nm的勃姆石型介孔氧化铝。溶胶-凝胶法适用范围广泛，安全易行，但制备周期长，重复性差。
[0004]水热合成技术是氧化铝合成主要技术之一，指在密闭容器中，以水作为溶媒，在一定温度、压力下制备、加工和评价材料的一种方法。修飞等人以月桂酰谷氨酸钠为模板剂，偏铝酸钠为铝源在水溶液中通过溶胶-凝胶法老化一段时间，提升至较高温度后通过自身生成压力晶化处理，再经过过滤、洗涤、焙烧等后处理得到介孔氧化铝。
[0005]超声波有利于合成形貌均一、结晶度高的介孔材料，这种促进作用一方面由于超声波增加了原料的溶解度，加速缩聚-解聚的平衡，另一方面由于超声波对老化过程有影响，空化气泡可起到类似晶核的作用，促进晶体生长，加速晶种分散，使体系中晶核数量增力口，有效缩短制备时间。如尹伟等在超声波作用下合成出介孔分子筛，润明涛等以超声波辅助合成了介孔分子筛MCM-41并考察了超声波作用时间和功率对产品的影响。
【发明内容】
[0006]本发明的目的在于提供一种操作安全、工艺简单、原料成本低、工期缩短、制备过程绿色环保的介孔氧化铝制备方法。以氢氧化铝和氢氧化钠为主要原料，以十六烷基三甲基溴化铵为模板剂，采用超声波辅助老化、程序升温晶化的方法有效缩短制备时间并降低能耗，模板剂经高温焙烧后形成的分解气体排入装有弱碱性吸收液的废气处理装置，实现绿色环保。
[0007]制备步骤如下:
室温搅拌状态下将定量分析纯氢氧化钠加入适量蒸馏水中，加热升温至一定温度后加入定量分析纯氢氧化铝，保持沸腾状态回流一段时间，冷却至室温，得到偏铝酸钠溶液。称取定量分析纯十六烷基三甲基溴化铵溶于适量蒸馏水中，充分搅拌至全部溶解，缓慢加入适量偏铝酸钠溶液，搅拌状态下逐滴滴加硝酸调节溶液PH至7，在一定频率的室温超声搅拌状态下老化一段时间，将其转移至高压反应釜中，以一定升温速率升至120°C，在120°C下晶化一段时间。产物经多次洗涤、抽滤，经120°C烘干2h。将得到的固体置于马弗炉中于600°C焙烧3h，焙烧过程中十六烷基三甲基溴化铵分解的气体经引风机排入装有弱碱性(pH8~9)吸收液的处理装置。
【附图说明】
[0008]图1为按照实施方式一制备的介孔氧化铝样品XRD衍射图；
图2a为按照实施方式一制备的介孔氧化铝样品孔径分布曲线；
图2b为按照实施方式二制备的介孔氧化铝样品孔径分布曲线；
图2c为按照实施方式三制备的介孔氧化铝样品孔径分布曲线。
【具体实施方式】
[0009]以下实施方式是为了使本领域中普通技术人员更详细的理解本发明，但所举实施方式对本发明不作任何限制。
[0010]实施方式一
室温搅拌状态下将500g分析纯氢氧化钠加入800g蒸馏水中，加热升温至80°C后加入650g分析纯氢氧化铝，保持沸腾状态回流2h，冷却至室温，得到偏铝酸钠溶液；称取36.5g分析纯十六烷基三甲基溴化铵溶于500ml蒸馏水中，充分搅拌至全部溶解，缓慢加入30g制得的偏铝酸钠溶液，搅拌状态下逐滴滴加硝酸调节溶液PH至7，在超声频率为40KHz的室温超声搅拌状态下老化2h，将其转移至高压反应釜中，以2V /min的升温速率升至120°C，在120°C下晶化4h ;产物经多次洗涤、抽滤，经120°C烘干2h ;将得到的固体置于马弗炉中于600°C焙烧3h，焙烧过程中十六烷基三甲基溴化铵分解的气体经引风机排入装有pH8~9弱碱性吸收液的处理装置。XRD衍射表征证明得到的氧化铝为介孔材料。介孔氧化铝比表面积:277m2/g ;孔容:0.49m3/g ;平均孔径:7.2nm。
[0011]实施方式二
操作步骤与实施方式一相同，只改变老化过程在没有超声波情况下搅拌进行2h，其他条件不变。得到的介孔氧化铝比表面积:236m2/g ;孔容:0.32m3/g ;平均孔径:5.4nm。
[0012]实施方式三
操作与实施方式一相同，只改变晶化过程不采用程序升温方式，120°C晶化6h，其他条件不变。得到的介孔氧化铝比表面积:256m2/g ;孔容:0.47m3/g ;平均孔径:7.4nm。
【主权项】
1.一种介孔氧化铝的制备方法，其特征在于包括以下步骤:室温搅拌状态下将500g分析纯氢氧化钠加入800g蒸馏水中，加热升温至80 °C后加入650g分析纯氢氧化铝，保持沸腾状态回流2h，冷却至室温，得到偏铝酸钠溶液；称取36.5g分析纯十六烷基三甲基溴化铵溶于500ml蒸馏水中，充分搅拌至全部溶解，缓慢加入30g制得的偏铝酸钠溶液，搅拌状态下逐滴滴加硝酸调节溶液pH至7，在超声频率为40KHz的室温超声搅拌状态下老化2h，将其转移至高压反应釜中，以2V /min的升温速率升至120°C，在120°C下晶化4h ;产物经多次洗涤、抽滤，经120°C烘干此；将得到的固体置于马弗炉中于600°C焙烧3h，焙烧过程中十六烷基三甲基溴化铵分解的气体经引风机排入装有PH8~9弱碱性吸收液的处理装置。
【专利摘要】本发明提供一种介孔氧化铝的制备方法，该方法以氢氧化铝和氢氧化钠为原料，以十六烷基三甲基溴化铵为模板剂，采用超声波辅助老化、程序升温晶化、高温焙烧过程中模板剂分解气体排入废气处理装置的方法合成介孔氧化铝。该方法操作安全、工艺简单、原料成本低、工期缩短、制备过程绿色环保。
【IPC分类】C01F7-02
【公开号】CN104671264
【申请号】CN201510125165
【发明人】王寰, 韩冲, 傅斌
【申请人】天津凯美科技有限公司
【公开日】2015年6月3日
【申请日】2015年3月23日