专利名称：一种优先暴露｛111｝面的γ-氧化铝纳米管的制法的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种优先暴露{111}面的Y-氧化铝纳米管的制法。
背景技术：
纳米材料是近几年发展起来的新材料，很多材料的尺寸小到纳米范围时，其磁学 性质，电学性质，光学性质，催化性质与宏观状态有很大的不同。在纳米尺度范围内，很多纳 米材料的结构、磁学、电学、光学以及催化性质等在很大程度上会受到纳米粒子尺寸大小以 及形貌的影响，所以制备形貌均一，尺度分布均一的纳米材料是研究这些性质的先决条件。 其中，相对简单和可以重复且大量制备性能合格的纳米材料的方法具有特别吸引力。
Y-氧化铝工业上也叫活性氧化铝。其结构中氧离子近似为立方面心紧密堆积， Al3+不规则地分布在由氧离子围成的八面体和四面体空隙之中。Y-氧化铝是一种多孔性 物质，每克的内表面积高达数百平方米，活性高吸附能力强。纳米Y-氧化铝粒度小、活性 高、耐压性好，利用纳米Y-氧化铝比表面积大和高催化活性，将其制成多微孔结构的球、 蜂窝体等催化材料，作为催化载体，用作工业催化剂，是石油炼制、石油化工和尾气净化中 的主要材料。此外纳米Y-型氧化铝还可作为分析试剂、变压器油和透平油的脱酸剂和实 验室中的干燥剂。近年来，由于Y-氧化铝纳米管在现代催化等技术领域的潜在用途，对其 形貌均一可控的Y _氧化铝纳米管的制备方法的研究很受研究人员及工业界重视。
所以近年来对氧化铝纳米管的合成报道很多，其中大部分是用硬模板的方法合成 的，如Joowon Hwang等用氧化锌纳米棒为模板，将三甲基铝水解沉积制备氧化铝纳米管； Z. L. Xiao等用多孔氧化铝薄膜腐蚀制备氧化铝纳米管与纳米线等，硬模板合成路线较为烦 杂，合成后需要用化学方法去除模板，不利于大规模合成纳米管材料。也有少量用软模板 方法合成的如Baochang Cheng等在十六烷基三甲基溴化胺(CTAB)辅助下经由Cr3+参杂 的层状化合物MVU(0HhC03巻曲，经高温焙烧处理最终形成Ci^参杂的041203纳米管； Lihong Qu等以十二烷基磺酸钠为模板水热获得了形貌较为均一却是无定形的A1203纳米 管；Hy皿Chul Lee等从铝的醇盐出发利用多种表面活性剂水热制备出A100H和Al203纳米 管，但产物中有很多片状物，形貌不均一，与此结果类似的还有Daibin Kuang等利用CTAB 水热合成的形貌不太好的A100H纳米管。还有少数用无模板方法合成的，如Hongwei Hou 等利用氨基钠与氯化铝的剧烈反应，水热合成了 A100H管；Bo Tang等从溶胶出发合成出 A100H和A1203纳米管，无模板方法路线简单，但产物形貌均一性较差。 申请号为200510086373. 6，发明名称为"一种氧化铝纳米管及其制备方法和应用" 的专利利用了水热合成法制备氧化铝纳米管。它是利用磺酸盐型阴离子表面活性剂为模 板，得到复合氧化铝纳米管，再经离子交换制得氧化铝纳米管，但得到的氧化铝纳米管是无 定形晶态的。
发明内容
本发明提供一种生产工艺简单，尺寸均匀、管径分布窄，形貌可控制的优先暴露{111}面的Y-氧化铝纳米管及其合成方法。
本发明的目的可通过如下技术方案实现。 —种Y-氧化铝纳米管，它是具有单晶结构的、长100-200纳米，外径8-10纳
米的Y-氧化铝纳米管，它是优先暴露{111}晶面的Y-氧化铝纳米管，羟基密度达到
1. 99mmol/g，酸密度达到0. 489mmol/g。 —种上述的Y-氧化铝纳的制法，包括以下步骤 步骤1.用蒸馏水配制浓度为0. 1-0. 5mol L—1表面活性剂溶液； 步骤2.把铝溶胶(10% )与表面活性剂溶液以o.5 : 1-5 : i的体积比混合搅
拌，然后把混合液置于密闭容器中于80-22(TC反应5-120小时； 步骤3.反应完成后离心、洗涤沉淀然后干燥可得管径均一的A100H纳米管；
步骤4.将步骤3得到的A100H纳米管通空气600°C 、80(TC焙烧4h得到Y -氧化
铝纳米管。 上述的制法，步骤1中表面活性剂溶液为油酸钠、油酸铵、十二烷基硫酸钠或樟脑 磺酸钠等表面活性剂中任一种或几种配成的溶液。 上述的制法，步骤2中所述铝溶胶来自商品化的铝溶胶或自己用制备。
本发明的有益效果在于 1、利用廉价的表面活性剂的组装作用，将晶化的铝溶胶有序组装得到了优先暴露 {111}面的Y-氧化铝纳，且它具有单晶结构。 2、本发明的优先暴露{111}面的Y-氧化铝纳米管具有较高的羟基密度和酸密 度。 3 、本发明方法工艺简单适用于大规模生产且基本没有污染。
图1是本发明实例1制备的A100H纳米管的TEM照片和XRD图谱。 图2是本发明实例1制备的A100H纳米管的吸脱附曲线和孔分布曲线。 图3是本发明实例1制备的优先暴露{111}面的Y-氧化铝纳米管TEM照片和
XRD图谱 图4是本发明实例1制备的优先暴露{111}面的Y _氧化铝纳米管的高分辨TEM 透射照片。 图5是本发明实例1制备的优先暴露{111}面的Y-氧化铝纳米管的吸脱附曲线 和孔分布曲线。 图6是本发明实例1制备的优先暴露{111}面的Y-氧化铝纳米管和普通氧化铝 的HD交换曲线。 图7是本发明实例1制备的优先暴露{111}面的Y-氧化铝纳米管和普通氧化铝
的乙醇脱水性能曲线。 具体实例方式 本发明将用以下的实施例来加以详细的说明，但这些实例仅是为说明本发明，而
本发明并不局限于此。
实施例1
4
配制0. 25mol/L油酸钠溶液250ml。取0. 25mol/L油酸钠溶液20ml与同体积铝 溶胶(浙江宇达化工有限公司提供，型号AlT-10-4，下同)混合，搅拌一段时间后放入密闭 容器中，在18(TC下水热反应72小时，反应结束后，取出高压釜，冷却至室温，分出下层沉 淀，离心分离洗涤，烘干，得到AIOOH纳米管，其TEM照片和XRD图谱见图1 ;吸脱附曲线和 孔分布曲线见图2。将A100H纳米管通空气在50(TC焙烧4小时，得到优先暴露{111}面的 Y _氧化铝纳米管，该纳米管长100-200纳米，外径8-10纳米，其TEM照片和XRD图谱见图 3，其高分辨率TEM透射照片见图4，羟基密度达到1. 99mmol/g，酸密度达到0. 489mmol/g。 其吸脱附曲线和孔分布曲线见图5， Y-氧化铝纳米管和普通氧化铝的H-D交换曲线见图6， A100H纳米管和优先暴露{111}面的Y-氧化铝纳米管红外图谱见图7，优先暴露{111}面 的Y-氧化铝纳米管和普通氧化铝的乙醇脱水性能曲线见图8。
实施例2 配制0. 10mol/L樟磺脑酸钠溶液250ml 。取0. 10mol/L樟磺脑酸钠溶液25ml与 5ml溶胶混合，搅拌一段时间后放入密闭容器中，在15(TC下水热反应48小时，反应结束后， 取出高压釜，冷却至室温，分出下层沉淀，离心分离洗涤、烘干，得到A100H纳米管，A100H纳 米管通空气在50(TC焙烧4小时，得到优先暴露{111}面的Y-氧化铝纳米管，该纳米管长 100-200纳米，外径8-10纳米，羟基密度达到1. 99mmol/g，酸密度达到0. 489mmol/g。，其 TEM照片和XRD图谱与实施例1结果一样。。
实施例3 配制0. 50mol/L十二烷基硫酸钠溶液250ml 。取0. 50mol/L十二烷基硫酸钠溶液 10ml与20ml铝溶胶混合，搅拌一段时间后放入密闭容器中，在18(TC下水热反应24小时， 反应结束后，取出高压釜，冷却至室温，分出下层沉淀，离心分离洗涤，烘干，
实施例4 配制0. 3mol/L油酸铵溶液250ml 。取0. 3mol/L油酸铵溶液18ml与10ml铝溶胶 混合，搅拌一段时间后放入密闭容器中，在18(TC下水热反应48小时，反应结束后，取出高 压签，冷却至室温，分出下层沉淀，离心分离洗涤，烘干，得到A100H纳米管，将A100H纳米 管通空气在50(TC焙烧4小时，得到优先暴露{111}面的Y-氧氧化铝纳米管，该纳米管长 100-200纳米，外径8-10纳米，羟基密度达到1. 99mmol/g，酸密度达到0. 489mmol/g，其TEM 照片和XRD图谱与实施例1结果一样。
权利要求
一种γ-氧化铝纳米管，其特征是它是具有单晶结构的、长100-200纳米，外径8-10纳米的γ-氧化铝纳米管，它是优先暴露{111}晶面的γ-氧化铝纳米管，羟基密度达到1.99mmol/g，酸密度达到0.489mmol/g。
2. —种制备权利要求l所述的y-氧化铝纳的方法，其特征是包括以下步骤 步骤1.用蒸馏水配制浓度为0. 1-0. 5mo1 L—1表面活性剂溶液；步骤2.把铝溶胶(10%)与表面活性剂溶液以0.5 : 1-5 : l的体积比混合搅拌，然后把混合液置于密闭容器中于80-22(TC反应5-120小时；步骤3.反应完成后离心、洗涤沉淀然后干燥可得管径均一的A100H纳米管；步骤4.将步骤3得到的A100H纳米管通空气600°C 、80(TC焙烧4h得到y -氧化铝纳米管。
3. 根据权利要求2所述的制法，其特征是步骤1中所述的表面活性剂溶液为油酸钠、 油酸铵、十二烷基硫酸钠或樟脑磺酸钠表面活性剂中任一种或几种配成的溶液。
全文摘要
一种γ-氧化铝纳米管，它是具有单晶结构的、长100-200纳米，外径8-10纳米的γ-氧化铝纳米管，它是优先暴露{111}晶面的γ-氧化铝纳米管，羟基密度达到1.99mmol/g，酸密度达到0.489mmol/g。本发明的有益效果在于1.利用廉价的表面活性剂的组装作用，将晶化的铝溶胶有序组装得到了优先暴露{111}面的γ-氧化铝纳，且它具有单晶结构。2.本发明的优先暴露{111}面的γ-氧化铝纳米管具有较高的羟基密度和酸密度。3.本发明方法工艺简单适用于大规模生产且基本没有污染。本发明公开了其制法。
文档编号B82B1/00GK101774533SQ200910035950
公开日2010年7月14日 申请日期2009年9月28日 优先权日2009年9月28日
发明者丁维平, 吕建刚, 杨为民, 章浩龙, 郭学锋 申请人:南京大学