專利名稱：一種孔徑可調(diào)變氧化鋁的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于無機(jī)材料制備領(lǐng)域，涉及一種氧化鋁的制備方法，特別涉及一種孔徑可調(diào)變氧化鋁的制備方法。
背景技術(shù)：
氧化鋁是一種工業(yè)應(yīng)用非常廣泛的無機(jī)氧化物。它常被用作催化載體，用于汽車尾氣凈化、油品的加氫精制等。另外，氧化鋁還可以用作吸附劑和干燥劑。不同應(yīng)用領(lǐng)域選擇不同性質(zhì)的氧化鋁，其中孔徑分布是影響氧化鋁性能的重要參數(shù)。Al2O3 —般由擬薄水鋁石經(jīng)500 90(TC高溫脫水制得，擬薄水鋁石的制備工藝和焙燒條件在很大程度上決定了它的使用性能，因此制備穩(wěn)定、性能優(yōu)越的擬薄水鋁石是獲得高性能Al2O3的重要手段。目前，通過在制備過程中添加鈦、硅、磷等元素的化合物可以達(dá)到調(diào)節(jié)孔徑的目的，但嚴(yán)重影響了氧化鋁的純度。或采用表面活性劑作為模板劑，通過溶液中無機(jī)-有機(jī)相的界面作用得到具有一定孔徑結(jié)構(gòu)的氧化鋁，但其合成路線較復(fù)雜，成本較高，無法實(shí)現(xiàn)工業(yè)化。本發(fā)明克服了孔徑尺寸的限制，通過改變反應(yīng)條件有效的控制前軀體擬薄水鋁石的形態(tài)，有效改善氧化鋁的孔徑和性能，從而擴(kuò)大其應(yīng)用范圍。本發(fā)明合成路線較簡(jiǎn)單，成本低廉，容易實(shí)現(xiàn)工業(yè)化。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于提供一種孔徑在一定范圍內(nèi)可控的高純氧化鋁粉體的制備方法， 操作簡(jiǎn)便，成本低廉，所得氧化鋁粉體平均孔徑在5-25nm范圍內(nèi)可調(diào)變，并同時(shí)具有較高的比表面積。本發(fā)明為一種孔徑可調(diào)變氧化鋁的制備方法，其特征在于，包括以下具體步驟1)通過高剪切乳化將適量有機(jī)物溶劑溶于適量去離子水中，制成均勻乳液I作為反應(yīng)基液，均勻乳液反應(yīng)基液I包括有機(jī)物溶劑正丁醇或環(huán)己烷與去離子水的混合物，或正丁醇和環(huán)己烷與去離子水的混合物；通過高剪切乳化將適量分散劑；充分溶于溶液濃度0. 1-1. Omol/L的硫酸鋁或溶液濃度1. 0-6. Omol/L的偏氯酸鈉溶液中，分別制成透明均勻溶液II和III ；所述分散劑包括離子型分散劑、非離子型分散劑，離子型分散劑包括季銨鹽型陽離子表面活性劑，選自烷基三甲基季銨鹽；以及氟表面活性劑，選自C8-C15的氟碳表面活性劑；非離子型分散劑是指聚合醇，選自聚乙烯醇和聚乙二醇；2) 一定溫度下，攪拌條件下先將占總反應(yīng)溶液10-60%的II和III先后加入到反應(yīng)基液I中，使兩種溶液充分反應(yīng)5-30min，得到含反應(yīng)前軀體的漿液；然后將剩余部分的II和III并流勻速加入到含反應(yīng)前軀體的漿液中，使其充分反應(yīng)；整個(gè)反應(yīng)保持一定溫度，控制在45-100°C，攪拌轉(zhuǎn)速控制在50-800rpm，pH控制在6. 0-9. 0,反應(yīng)持續(xù) 10min_120min ；3)將反應(yīng)后的漿液室溫條件下老化30-60min后移入布氏漏斗進(jìn)行抽濾，用大量
3去離子水洗滌除去大部分硫酸根和鈉離子，用適量乙醇洗滌除去水和剩余離子，得到擬薄水鋁石濾餅；4)將擬薄水鋁石與適量有機(jī)物溶劑、分散劑經(jīng)高剪切乳化所得乳液進(jìn)行常壓蒸餾 0. 5-3h ；5)將上述所得產(chǎn)物在110°C干燥，550°C程序升溫焙燒3.0h，除去分散劑，得到氧化鋁粉體；根據(jù)本發(fā)明所述的制備方法，其特征在于，在步驟O)中，反應(yīng)中以10-50%的部分II及III，同I先制備一定量的含反應(yīng)前軀體的漿液，后續(xù)反應(yīng)時(shí)再將剩余II和III并流勻速加入到含反應(yīng)前軀體的漿液中。根據(jù)本發(fā)明所述的制備方法，其特征在于，將擬薄水鋁石與適量有機(jī)物溶劑、分散劑經(jīng)高剪切乳化所得乳液進(jìn)行常壓蒸餾0. 5-池。根據(jù)本發(fā)明所述的制備方法，其特征在于，在步驟中，通過改變分散劑不同種類和不同用量，并控制一定的反應(yīng)條件，有效地調(diào)控氧化鋁的不同平均孔徑。本發(fā)明通過采用不同類型的分散劑并改變分散劑的使用量來實(shí)現(xiàn)氧化鋁孔徑的調(diào)變，工藝簡(jiǎn)單，價(jià)格低廉，有利于實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)。本發(fā)明與背景技術(shù)相比，具有的有益效果是1.生產(chǎn)條件溫和，成本低廉，適合工業(yè)化生產(chǎn)。2.利用分散劑的導(dǎo)向作用，通過調(diào)節(jié)分散劑種類和使用量，并控制一定制備條件有效調(diào)節(jié)孔徑大小。3.通過程序升溫焙燒過程，逐步除去分散劑，保持粉體孔道結(jié)構(gòu)，并得到較高比表面積。4.本方法制備的氧化鋁集高比表面積和大孔徑于一身，并且孔徑可有效調(diào)控，具有廣泛應(yīng)用前景。


圖1為實(shí)施例4所得擬薄水鋁石XRD譜圖。圖2為實(shí)施例4所得氧化鋁粉末的孔徑分布曲線。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1 (1)通過高剪切乳化將1. 5L 99. 9%的正丁醇加入到1. 5L去離子水中得到均勻乳液I，通過高剪切乳化將0. 15g十六烷基三甲基溴化銨充分溶解于450mL濃度為0. 93mol/L 的硫酸鋁溶液中制成透明均勻溶液II，并濃度為5. 88mol/L的偏鋁酸鈉溶液中作為反應(yīng)溶液III，溶液III的用量為420mL。(2) 一定溫度下，攪拌條件下先將60%的II和III先后與I反應(yīng)，得到含反應(yīng)前軀體的漿液，然后將剩余的40%的II和III并流勻速加入到含反應(yīng)前軀體的漿液中，反應(yīng)溫度控制在75°C，pH控制在7. 0，通過改變反應(yīng)進(jìn)料速度控制反應(yīng)持續(xù)60min ；(3)將反應(yīng)后的漿液室溫條件下老化45min后移入布氏漏斗進(jìn)行抽濾，用大量去離子水洗滌除去大部分硫酸根和鈉離子，用適量乙醇洗滌除去水和剩余離子，得到擬薄水鋁石濾餅。(4)將上述濾餅與500ml正丁醇、0. 15g十六烷基三甲基溴化銨經(jīng)高剪切乳化得到的乳液進(jìn)行常壓蒸餾0.證。(4)將上述所得產(chǎn)物在110°C干燥，550°C程序升溫焙燒3.0h，除去分散劑，得到氧化鋁粉體。程序升溫焙燒的程序?yàn)閺?5°C升溫4. 5h至300°C，在300°C下保溫濁，從300°C 升溫2h至550°C，在550°C下保溫3h，從550°C降溫3h至25°C。(5)其它反應(yīng)條件不變，將步驟(1)中十六烷基三甲基溴化銨含量依次增加為 0. 2%,0. 5%和1. 0%。隊(duì)吸脫附分析檢測(cè)所得氧化鋁粉體的比表面積、平均孔徑和孔容見表1。實(shí)施例2 其它反應(yīng)條件不變將步驟(1)中分散劑改為聚乙二醇2000。所的產(chǎn)物的分析結(jié)果見表2。實(shí)施例3 其它反應(yīng)條件不變將步驟(1)中分散劑改為全氟壬氧基苯磺酸鈉。所得產(chǎn)物分析結(jié)果見表3。實(shí)施例4 其他反應(yīng)條件同實(shí)施例1，分別將三種表面活性劑的加入量控制為0. 2%，將前軀體量改為先加12%的II和III，后并流加剩余的82%的II和III，來制得含反應(yīng)前軀體的漿液。反應(yīng)后漿液老化60min，后期處理同實(shí)施例1，110°C烘干產(chǎn)物的XRD譜圖見圖1。圖中a，b，c，d分別為不添加分散劑，添加十六烷基三甲基溴化銨，聚乙二醇2000，全氟壬氧基苯磺酸鈉所得產(chǎn)物的XRD譜圖。從圖中可以看出，加入分散劑后擬薄水鋁石特征峰沒有發(fā)生改變，說明其晶型沒有變化，鋒值降低，鋒寬變寬，說明粉末粒徑變小。隊(duì)吸脫附分析結(jié)果檢測(cè)所得氧化鋁粉體的比表面積、平均孔徑和孔容見表4。三種粉體的孔徑分布曲線見圖2。表1.實(shí)施例1所得產(chǎn)品N2吸脫附分析檢測(cè)結(jié)果
權(quán)利要求
1.一種孔徑可調(diào)變氧化鋁的制備方法，其特征在于，包括以下具體步驟1)通過高剪切乳化將適量有機(jī)物溶劑溶于適量去離子水中，制成均勻乳液I作為反應(yīng)基液，均勻乳液I包括有機(jī)物溶劑正丁醇或環(huán)己烷與去離子水的混合物，或正丁醇和環(huán)己烷與去離子水的混合物；通過高剪切乳化將適量分散劑；充分溶于溶液濃度0. 1-1. Omol/L的硫酸鋁或溶液濃度1. 0-6. Omol/L的偏氯酸鈉溶液中，分別制成透明均勻溶液II和III ；所述分散劑包括離子型分散劑、非離子型分散劑，離子型分散劑包括季銨鹽型陽離子表面活性劑，選自烷基三甲基季銨鹽；以及氟表面活性劑，選自C8-C15的氟碳表面活性劑；非離子型分散劑是指聚合醇，選自聚乙烯醇和聚乙二醇；2)一定溫度下，攪拌條件下先將占總反應(yīng)溶液0-60%的II和III先后加入到反應(yīng)基液I中，使兩種溶液充分反應(yīng)5-30min，得到含反應(yīng)前軀體的漿液；然后將剩余部分的II和 III并流勻速加入到含反應(yīng)前軀體的基液I中，使其充分反應(yīng)；整個(gè)反應(yīng)保持一定溫度，控制在45-100°C，攪拌轉(zhuǎn)速控制在50-800rpm，pH控制在6. 0-9. 0，反應(yīng)持續(xù)10min_120min ；3)將反應(yīng)后的漿液室溫條件下老化30-60min后移入布氏漏斗進(jìn)行抽濾，用大量去離子水洗滌除去大部分硫酸根和鈉離子，用適量乙醇洗滌除去水和剩余離子，得到擬薄水鋁石濾餅；4)將擬薄水鋁石與適量有機(jī)物溶劑、分散劑經(jīng)高剪切乳化所得乳液進(jìn)行常壓蒸餾 0. 5-3h ；5)將上述所得產(chǎn)物在110°C干燥，550°C程序升溫焙燒3.0h，除去分散劑，得到氧化鋁粉體；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在步驟O)中，反應(yīng)中以10-50%的部分 II及III，同I先制備一定量的含反應(yīng)前軀體的漿液，后續(xù)反應(yīng)時(shí)再將剩余II和III并流勻速加入到含反應(yīng)前軀體的漿液中。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，將擬薄水鋁石與適量有機(jī)物溶劑、分散劑經(jīng)高剪切乳化所得乳液進(jìn)行常壓蒸餾0. 5-池。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在步驟(4)中，通過改變分散劑不同種類和不同用量，并控制一定的反應(yīng)條件，有效地調(diào)控氧化鋁的不同平均孔徑。
全文摘要
本發(fā)明為一種孔徑可調(diào)變氧化鋁的制備方法，其特征在于，1)通過高剪切乳化將正丁醇或環(huán)己烷溶于去離子水中，制成均勻乳液基液I；通過乳化將適量分散劑；溶于硫酸鋁或偏氯酸鈉溶液中，分別制成溶液II和III；2)一定溫度下，攪拌條件下先將占總反應(yīng)溶液10-60％的II和III先后加入到反應(yīng)基液I中，使兩種溶液充分反應(yīng)，得到含反應(yīng)前軀體的漿液；然后將剩余部分的II和III并流勻速加入到含反應(yīng)前軀體的漿液中，使其充分反應(yīng)；3)將反應(yīng)后的漿液老化后進(jìn)行抽濾，用大量去離子水及乙醇洗滌得到擬薄水鋁石濾餅；4)將擬薄水鋁石與適量有機(jī)物溶劑、分散劑經(jīng)高剪切乳化所得乳液進(jìn)行常壓蒸餾；5)將上述所得產(chǎn)物干燥，升溫焙燒，除去分散劑，得到氧化鋁粉體。
文檔編號(hào)C01F7/02GK102173442SQ201110045648
公開日2011年9月7日 申請(qǐng)日期2011年2月25日 優(yōu)先權(quán)日2011年2月25日
發(fā)明者于海斌, 劉偉, 姜雪丹, 孫春暉, 趙虹 申請(qǐng)人:中國海洋石油總公司, 中海油天津化工研究設(shè)計(jì)院