本发明涉及多孔无机材料技术领域，具体涉及一种介孔氧化铝的制备方法。
背景技术：
介孔氧化铝是一种带缺陷的尖晶石结构。由于高温焙烧过程中伴随着吸附物种的分解和脱除导致氧化铝表面产生大量的不规则孔结构和缺陷位，这种结构缺陷使γ-al2o3在晶体内部和外表面具有一定的键合能力，从而表现出特殊的化学活性中心，特别是其尺寸减小到纳米尺寸时，其吸附性能和催化活性等将大幅提高。
与普通氧化铝相比，介孔氧化铝展现出许多优异和特殊的性能，如具有强的耐磨性、优良的电绝缘性、优异的结构性质和表面酸碱性质、高的热稳定性和化学稳定性，故被广泛应用于陶瓷、电子、吸附剂、催化剂、催化剂载体等。目前，各种形貌的介孔氧化铝的制备和表征已受到人们的广泛关注，如氧化铝纳米线、纳米棒、纳米球、纳米花、纳米环等。因此制备具有高比表面积、孔径在介孔范围内集中分布且连续可调、产物结晶度高、均匀性和分散性好、粒度及形貌容易控制的纳米氧化铝，具有重要的理论意义和应用前景。
近年来，国内外科学工作者对介孔氧化铝进行了广泛和深入的研究，并取得了较大的进展。以表面活性剂作为结构导向剂的自组装法是合成介孔氧化铝的一项有效技术，具有良好的可控性，可利用模板剂的空间限制作用对合成材料的大小、形貌、结构和排布等进行可控调节。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种孔径分布均一，比表面积大，具有优异的结构性质和表面酸碱性质的价孔氧化铝的制备方法。
本发明是通过以下技术方案来实现的：
一种介孔氧化铝的制备方法，所述制备方法为阴离子合成方法、阳离子合成方法或中性合方法其中的一种。
进一步地，所述阴离子合成方法为：以阳离子无机铝为前驱体，加入阴离子表面活性剂和尿素通过静电力的相互作用生成介孔氧化铝。
进一步地，所述阳离子合成方法为：以十六烷基三甲基溴或氯化铵为阳离子表面活性剂，通过控制水含量来控制水解速度合成不同晶型结构、形貌及孔径分布的介孔氧化铝。
进一步地，所述中性合成方法为，以中性表面活性剂和中性无机铝为前驱体，能冠军氢键相互作用来获得介孔氧化铝。
进一步地，阴离子合成方法中所述阴离子表面活性剂为柠檬酸、dl-苹果酸、乳酸、酒石酸、月桂酸、己酸、硬脂酸和十二烷基硫酸钠其中的一种或多种。
进一步地，阴离子合成方法中通过控制尿素的添加量及不同的水解速度，可得到不同形貌的介孔氧化铝。
进一步地，中性合成方法中所述中性表面活性剂为基于聚环氧乙烯单元的tritonx-114、tergitol15-s-9、tergitol15-s-15、三嵌段共聚物、生物高聚物壳聚糖、葡萄糖、蔗糖其中的一种或几种。
进一步地，所述三嵌段共聚物为p123、f127、p84、p65、p64l中的一种。
本发明的有益效果：本发明提出的制备方法合理，制备得到的介孔氧化铝孔径分布均一，比表面积大，具有优异的结构性质和表面酸碱性质。纳米线、纳米棒、纳米花等不同纳米结构的氧化铝材料，它们的结构和性能有所不同，从而体现出特殊的应用潜力，可广泛应用于加氢/氧化脱硫、加氢脱氯、分解反应、氧化反应和吸附及分离等领域。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步地说明。
实施例1
一种介孔氧化铝的制备方法，采用阴离子合成方法，以阳离子无机铝为前驱体，加入阴离子表面活性剂和尿素通过静电力的相互作用生成介孔氧化铝；阴离子表面活性剂为柠檬酸、dl-苹果酸、乳酸、酒石酸、月桂酸、己酸、硬脂酸和十二烷基硫酸钠其中的一种或多种；在本实施例中，控制不同添加量的尿素及不同水解速率等，可得到不同形貌的介孔氧化铝，如球形、椭圆形颗粒、蜗形花纹、多环形、漏斗形、管状、蠕虫状、单个或多个缠绕的棒条体等。通过对反应物组成、表面活性剂种类、反应条件的调节，控制不同晶面的生长速率以实现定向生长，介孔氧化铝可以呈现球状、棒条状、纤维状、三维哑铃状和花形层状等结构。
实施例2
一种介孔氧化铝的制备方法，采用阳离子合成方法，以十六烷基三甲基溴或氯化铵为阳离子表面活性剂，通过控制水含量来控制水解速度合成不同晶型结构、形貌及孔径分布的介孔氧化铝；在本技术方案中，当水含量低时，制备得到的氧化铝呈无定形、薄片状或蠕虫状结构，当提高水含量高时，可以形成纳米纤维束；尿素的添加有助于提高氧化铝粒子的比表面积和有序介孔结构的形成；h2o/al3+和阳离子表面活性剂/al3+的摩尔比可以影响产物结构的有序性，通过控制水解、陈化和焙烧等过程，可制备得到比表面积高的介孔氧化铝；该方法制备的纳米材料具有高的比表面积和很好的热稳定性。
实施例3
一种介孔氧化铝的制备方法，采用中性合成方法，以中性表面活性剂和中性无机铝为前驱体，能冠军氢键相互作用来获得介孔氧化铝；在本技术方案中，中性表面活性剂为基于聚环氧乙烯单元的tritonx-114、tergitol15-s-9、tergitol15-s-15、三嵌段共聚物、生物高聚物壳聚糖、葡萄糖、蔗糖其中的一种或几种；三嵌段共聚物为p123、f127、p84、p65、p64l中的一种。
在本技术方案中，三嵌段共聚物中，p123是最为常用的一种；以p123为结构导向剂，采用不同的铝源，不同的制备过程，得到的产物结构不同。以分子自组装技术为基础，通过溶胶-凝胶法扩展了嵌段共聚物作模板剂的合成方法，不仅合成出al2o3，而且其它的介孔氧化物如tio2、zro2、ta2o5、nb2o5、hfo2、wo3、sno2、ceo2、nio、cr2o3和复合物sialoy、zrtioy、sitioy、al2tioy、zrw2oy等都可以用pluronicp123共聚物来合成。它们在非水溶剂中使用两亲性的共聚物作为结构导向剂为金属离子提供形成有序结构的框架，以无机盐作为前驱体来合成各种介孔氧化物。该法合成出的介孔氧化物具有纳米晶型结构，可推断是由于无机物种与嵌段共聚物络合形成的。通过添加邻苯二甲酸作为界面保护剂，可合成出具有2d六角对称的有序介孔氧化铝，邻苯二甲酸在整个自组装过程中起到保护铝离子在有机-无机界面中不受氯离子影响的作用；以均苯四甲酸酐为界面保护剂有利于大比表面积和规则介孔氧化铝的形成，可制备得孔径大小和形状均一、孔径分布较窄并呈短程有序排列的介孔氧化铝。
关于介孔氧化铝的应用：
加氢/氧化脱硫；介孔氧化铝在加氢脱硫催化反应中的催化活性并探究介孔结构的γ-al2o3同时负载mo和co在二苯并噻吩的加氢脱硫反应中的作用。高比表面积的有序介孔氧化铝作为催化剂载体在加氢脱硫反应中具有重要作用，负载有其他高活性氧化物的氧化铝载体跟传统的氧化铝载体相比，其反应活性要高。
加氢脱氯；在介孔氧化铝分子筛骨架中引入少量其他金属原子或离子可以增加骨架中缺陷的数量，稳定表面，提高催化反应活性，改善表面酸碱性质以及热稳定性。在有机反应中，可通过介孔氧化铝负载ni来催化不同的氯化物进行加氢脱氯。
分解反应；以具有蠕虫状孔径结构和较窄孔径分布的有序介孔氧化铝来负载re(ⅶ)氧化物作为催化剂催化线性烯烃、环烯烃和苯甲醚等的分解，re的负载量对催化活性和选择性的有影响，随着re含量的增加，催化活性显著提高；负载re(ⅶ)氧化物后，在烯烃的复分解反应中，活性和选择性比用γ-al2o3作载体要高。
氧化反应；添加碱金属、稀土金属氧化物对形成ni/al2o3的过程中可以抑制炭沉积，碱金属氧化物起到减弱催化剂的酸性的作用，并可以提高催化剂的氧化性能和储氧能力。通过添加氧化锆促进剂可以提高ni/al2o3在催化甲烷重整的活性和稳定性，归因于ni/zro2-al2o3催化剂中高度分散的小型镍粒子，这表明增强金属镍-载体的相互作用、提高镍的分散度、减小镍粒子的尺寸以及添加合适的助剂可以提高ni/al2o3在甲烷重整反应中的催化性能。
在吸附和分离领域的应用；介孔氧化铝的最大吸附量比普通活性氧化铝要高，介孔氧化铝去除水中氟离子可归结为吸附和配位体交换的相互作用。吸附法是除去水体中低浓度重金属离子很有效的方法，介孔氧化铝有较大的内表面，可以选择性的吸附水中的金属离子。在纳米氧化铝上负载铜的氧化物作为吸附剂，其去除水中as(ⅲ)和as(ⅴ)的效果更佳，在纳米氧化铝上负载钙对氯化物和砷化物均具有较好的去除效果。根据这一独特的表面化学性质，可以将纳米氧化铝用于分离过程中的选择性离子吸附和环境清洁，乃至推广到其他介孔材料在类似领域的应用。
以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。