專利名稱：一種氧化鋁空心微球及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種無(wú)機(jī)功能材料及其制備方法，具體地說(shuō)是一種氧化鋁空心微球及其制備方法。
背景技術(shù)：
材料的形貌、尺寸及空間排布對(duì)其性能有很大的影響，因此材料的設(shè)計(jì)組裝吸引了很多研究者的興趣。氧化鋁是一種非常重要的無(wú)機(jī)功能材料，可應(yīng)用于催化、吸附、分離、陶瓷等諸多領(lǐng)域。目前，人們已采用不同的方法合成了具有多種形貌的納米氧化鋁。 Zhu等人用模板法以聚環(huán)氧乙烷為表面活性劑合成了氧化鋁納米纖維[Zhu，H.Y. ;Riches. J. D. ; Barry. J. C. Chem. Mater. 2002, 14, 2086. ] ；Zhang 等人用陽(yáng)極氧化法在多孔陽(yáng)極氧化招膜表面生長(zhǎng)一維氧化招納米結(jié)構(gòu)[Zhang, L. ;Cheng, B. ; Shi, ff. S; Samulski, E. T. J. Mater. Chem. 2005，15，4889.]。近幾十年來(lái)，空心球型材料吸引了很多研究者的興趣，因?yàn)榭招那蚓哂泻芎玫姆植?、均一的尺寸、較低的密度以及高的比表面積，這些特性使得無(wú)機(jī)空心球狀材料比同類型材料的性能更優(yōu)越，在催化、吸附、生物應(yīng)用、傳感器等諸多領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。氧化鋁空心球的制備與應(yīng)用近來(lái)也引起人們的廣泛關(guān)注。 例如，Lu等人用硬模板法制備出一種氧化招空心球[Lu, J. ;Liu, S. S. ;Deng. C. H. Chem. Commun. 2011, 47，5334. ]，Hu等人以表面活性劑作為液滴穩(wěn)定器用火焰噴射熱分解法成功合成了空心氧化招納米球[Hu, Y. J. ;Ding, H. Q. ;Li, C. Z. Particuology 2011,9,528·]。而通過(guò)這些方法制得的材料雖然可以得到理想的形貌，但都或多或少存在著一些缺陷，或者需要苛刻的合成條件、復(fù)雜且昂貴的設(shè)備，或者需要大量表面活性劑或其他一些特殊的模版，這會(huì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生負(fù)面影響。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種比表面積高的氧化鋁空心微球。本發(fā)明的目的還在于提供一種流程簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)環(huán)保氧化鋁空心微球的制備方法。
本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的
本發(fā)明的氧化鋁空心微球是將醇鋁加入到有機(jī)溶劑中配制成醇鋁溶液，按照醇鋁和乙二酸的摩爾比為1:1-10的比例向醇鋁溶液中加入乙二酸，攪拌，在100-220°c溫度下反應(yīng)2-48h，減壓抽濾、醇洗、干燥后的前驅(qū)體在400-900°C煅燒，所得到的空心球直徑在 I 2 μ m之間,最大比表面積達(dá)326. 4m2/g的氧化招空心微球。
本發(fā)明的氧化鋁空心微球的制備方法為
將醇鋁加入到有機(jī)溶劑中配制成醇鋁溶液，按照醇鋁和乙二酸的摩爾比為1:1-10 的比例向醇鋁溶液中加入乙二酸，攪拌，在100-220°C溫度下反應(yīng)2-48h，減壓抽濾、醇洗、 干燥后的前驅(qū)體在400-900°C煅燒得到氧化鋁空心微球。
所述的醇鋁為異丙醇鋁或叔丁醇鋁。
所述的有機(jī)溶劑 為無(wú)水乙醇或異丙醇。
煅燒溫度最佳為500°C。
本發(fā)明在無(wú)任何模板劑的條件下，以醇鋁為鋁源，乙二酸為水解劑，利用乙二酸高溫分解產(chǎn)生的水使醇鋁逐步水解。在反應(yīng)過(guò)程中，乙二酸會(huì)和溶劑形成大量的酯；同時(shí)醇鋁水解產(chǎn)生的醇也會(huì)和溶液中的乙二酸反應(yīng)。以形成的大量酯混合物作為自模版，體系中低的水濃度會(huì)降低醇鋁水解和縮合的速率，進(jìn)而導(dǎo)致鋁離子逐步地聚集在大量的酯混合物周圍，形成殼核結(jié)構(gòu)。在一定溫度下焙燒，酯混合物被移除，形成氧化鋁空心球。在500°C焙燒后比表面積最大,達(dá)到326. 4m2/g。
本發(fā)明的方法的工藝流程簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)環(huán)保。


圖1為800°C下焙燒得到的氧化鋁空心微球的XRD圖。
圖2A為前驅(qū)體的TEM圖，圖2B為500°C焙燒產(chǎn)物氧化鋁空心微球的TEM圖。
具體實(shí)施方式
下面舉例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述。
實(shí)施例1 :以叔丁醇鋁為鋁源，乙醇為溶劑，乙二酸為水解劑。叔丁醇鋁加入到乙醇中，室溫下磁力至完全溶解，配制成異丙醇鋁的乙醇溶液。按照異丙醇鋁與乙二酸的摩爾比為1:3的比例加入乙二酸，繼續(xù)攪拌形成澄清溶液。將得到的溶液轉(zhuǎn)移到有聚四氟乙烯內(nèi)襯的反應(yīng)釜中，200°C反應(yīng)12h。抽濾，用無(wú)水乙醇反復(fù)洗滌，干燥得到前驅(qū)體。前驅(qū)體于馬弗爐中500°C焙燒4h，即可得到氧化鋁空心微球。
實(shí)施例2:
將溶劑更換為異丙醇，其他條件如實(shí)施例1。
實(shí)施例3:
改變醇鋁和水解劑乙二酸的摩爾比為1:5或1:7，其他條件如實(shí)施例1。
實(shí) 施例4:
改變水熱反應(yīng)的溫度為120°C、160°C或180°C，其他條件如實(shí)施例1。
實(shí)施例6
改變煅燒溫度為600°C或800°C，其它條件如實(shí)施例1。
權(quán)利要求
1.一種氧化鋁空心微球，其特征是是將醇鋁加入到有機(jī)溶劑中配制成醇鋁溶液，按照醇鋁和乙二酸的摩爾比為1:1-10的比例向醇鋁溶液中加入乙二酸，攪拌，在100-220°c 溫度下反應(yīng)2-48h，減壓抽濾、醇洗、干燥后的前驅(qū)體在400-900°C煅燒，所得到的空心球直徑在I 2 μ m之間,最大比表面積達(dá)326. 4m2/g的氧化招空心微球。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氧化鋁空心微球，其特征是所述的醇鋁為異丙醇鋁或叔丁醇鋁。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的氧化鋁空心微球，其特征是所述的有機(jī)溶劑為無(wú)水乙醇或異丙醇。
4.一種氧化鋁空心微球的制備方法，其特征是將醇鋁加入到有機(jī)溶劑中配制成醇鋁溶液，按照醇鋁和乙二酸的摩爾比為1:1-10的比例向醇鋁溶液中加入乙二酸，攪拌，在 100-220°C溫度下反應(yīng)2-48h，減壓抽濾、醇洗、干燥后的前驅(qū)體在400-900°C煅燒得到氧化鋁空心微球。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的氧化鋁空心微球的制備方法，其特征是所述的醇鋁為異丙醇鋁或叔丁醇鋁。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的氧化鋁空心微球的制備方法，其特征是所述的有機(jī)溶劑為無(wú)水乙醇或異丙醇。
7.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的氧化鋁空心微球的制備方法，其特征是煅燒溫度選擇 500。。。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的氧化鋁空心微球的制備方法，其特征是煅燒溫度選擇 500 O。
全文摘要
本發(fā)明提供的是一種氧化鋁空心微球及其制備方法。將醇鋁加入到有機(jī)溶劑中配制成醇鋁溶液，按照醇鋁和乙二酸的摩爾比為1:1-10的比例向醇鋁溶液中加入乙二酸，攪拌，在100-220℃溫度下反應(yīng)2-48h，減壓抽濾、醇洗、干燥后的前驅(qū)體在400-900℃煅燒，所得到的空心球直徑在1～2μm之間，最大比表面積達(dá)326.4m2/g的氧化鋁空心微球。本發(fā)明的方法的工藝流程簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)環(huán)保。
文檔編號(hào)C01F7/30GK103043695SQ201310006188
公開(kāi)日2013年4月17日 申請(qǐng)日期2013年1月8日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月8日
發(fā)明者劉琦, 于靜, 王君, 李占雙, 張密林, 魏浩, 劉連河 申請(qǐng)人:哈爾濱工程大學(xué)