專利名稱：一種優(yōu)先暴露｛111｝面的γ-氧化鋁納米管的制法的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種優(yōu)先暴露{111}面的Y-氧化鋁納米管的制法。
背景技術(shù)：
納米材料是近幾年發(fā)展起來的新材料，很多材料的尺寸小到納米范圍時，其磁學(xué) 性質(zhì)，電學(xué)性質(zhì)，光學(xué)性質(zhì)，催化性質(zhì)與宏觀狀態(tài)有很大的不同。在納米尺度范圍內(nèi)，很多納 米材料的結(jié)構(gòu)、磁學(xué)、電學(xué)、光學(xué)以及催化性質(zhì)等在很大程度上會受到納米粒子尺寸大小以 及形貌的影響，所以制備形貌均一，尺度分布均一的納米材料是研究這些性質(zhì)的先決條件。 其中，相對簡單和可以重復(fù)且大量制備性能合格的納米材料的方法具有特別吸引力。
Y-氧化鋁工業(yè)上也叫活性氧化鋁。其結(jié)構(gòu)中氧離子近似為立方面心緊密堆積， Al3+不規(guī)則地分布在由氧離子圍成的八面體和四面體空隙之中。Y-氧化鋁是一種多孔性 物質(zhì)，每克的內(nèi)表面積高達數(shù)百平方米，活性高吸附能力強。納米Y-氧化鋁粒度小、活性 高、耐壓性好，利用納米Y-氧化鋁比表面積大和高催化活性，將其制成多微孔結(jié)構(gòu)的球、 蜂窩體等催化材料，作為催化載體，用作工業(yè)催化劑，是石油煉制、石油化工和尾氣凈化中 的主要材料。此外納米Y-型氧化鋁還可作為分析試劑、變壓器油和透平油的脫酸劑和實 驗室中的干燥劑。近年來，由于Y-氧化鋁納米管在現(xiàn)代催化等技術(shù)領(lǐng)域的潛在用途，對其 形貌均一可控的Y _氧化鋁納米管的制備方法的研究很受研究人員及工業(yè)界重視。
所以近年來對氧化鋁納米管的合成報道很多，其中大部分是用硬模板的方法合成 的，如Joowon Hwang等用氧化鋅納米棒為模板，將三甲基鋁水解沉積制備氧化鋁納米管； Z. L. Xiao等用多孔氧化鋁薄膜腐蝕制備氧化鋁納米管與納米線等，硬模板合成路線較為煩 雜，合成后需要用化學(xué)方法去除模板，不利于大規(guī)模合成納米管材料。也有少量用軟模板 方法合成的如Baochang Cheng等在十六烷基三甲基溴化胺(CTAB)輔助下經(jīng)由Cr3+參雜 的層狀化合物MVU(0HhC03巻曲，經(jīng)高溫焙燒處理最終形成Ci^參雜的041203納米管； Lihong Qu等以十二烷基磺酸鈉為模板水熱獲得了形貌較為均一卻是無定形的A1203納米 管；Hy皿Chul Lee等從鋁的醇鹽出發(fā)利用多種表面活性劑水熱制備出A100H和Al203納米 管，但產(chǎn)物中有很多片狀物，形貌不均一，與此結(jié)果類似的還有Daibin Kuang等利用CTAB 水熱合成的形貌不太好的A100H納米管。還有少數(shù)用無模板方法合成的，如Hongwei Hou 等利用氨基鈉與氯化鋁的劇烈反應(yīng)，水熱合成了 A100H管；Bo Tang等從溶膠出發(fā)合成出 A100H和A1203納米管，無模板方法路線簡單，但產(chǎn)物形貌均一性較差。 申請?zhí)枮?00510086373. 6，發(fā)明名稱為"一種氧化鋁納米管及其制備方法和應(yīng)用" 的專利利用了水熱合成法制備氧化鋁納米管。它是利用磺酸鹽型陰離子表面活性劑為模 板，得到復(fù)合氧化鋁納米管，再經(jīng)離子交換制得氧化鋁納米管，但得到的氧化鋁納米管是無 定形晶態(tài)的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種生產(chǎn)工藝簡單，尺寸均勻、管徑分布窄，形貌可控制的優(yōu)先暴露{111}面的Y-氧化鋁納米管及其合成方法。
本發(fā)明的目的可通過如下技術(shù)方案實現(xiàn)。 —種Y-氧化鋁納米管，它是具有單晶結(jié)構(gòu)的、長100-200納米，外徑8-10納
米的Y-氧化鋁納米管，它是優(yōu)先暴露{111}晶面的Y-氧化鋁納米管，羥基密度達到
1. 99mmol/g，酸密度達到0. 489mmol/g。 —種上述的Y-氧化鋁納的制法，包括以下步驟 步驟1.用蒸餾水配制濃度為0. 1-0. 5mol L—1表面活性劑溶液； 步驟2.把鋁溶膠(10% )與表面活性劑溶液以o.5 : 1-5 : i的體積比混合攪
拌，然后把混合液置于密閉容器中于80-22(TC反應(yīng)5-120小時； 步驟3.反應(yīng)完成后離心、洗滌沉淀然后干燥可得管徑均一的A100H納米管；
步驟4.將步驟3得到的A100H納米管通空氣600°C 、80(TC焙燒4h得到Y(jié) -氧化
鋁納米管。 上述的制法，步驟1中表面活性劑溶液為油酸鈉、油酸銨、十二烷基硫酸鈉或樟腦 磺酸鈉等表面活性劑中任一種或幾種配成的溶液。 上述的制法，步驟2中所述鋁溶膠來自商品化的鋁溶膠或自己用制備。
本發(fā)明的有益效果在于 1、利用廉價的表面活性劑的組裝作用，將晶化的鋁溶膠有序組裝得到了優(yōu)先暴露 {111}面的Y-氧化鋁納，且它具有單晶結(jié)構(gòu)。 2、本發(fā)明的優(yōu)先暴露{111}面的Y-氧化鋁納米管具有較高的羥基密度和酸密 度。 3 、本發(fā)明方法工藝簡單適用于大規(guī)模生產(chǎn)且基本沒有污染。


圖1是本發(fā)明實例1制備的A100H納米管的TEM照片和XRD圖譜。 圖2是本發(fā)明實例1制備的A100H納米管的吸脫附曲線和孔分布曲線。 圖3是本發(fā)明實例1制備的優(yōu)先暴露{111}面的Y-氧化鋁納米管TEM照片和
XRD圖譜 圖4是本發(fā)明實例1制備的優(yōu)先暴露{111}面的Y _氧化鋁納米管的高分辨TEM 透射照片。 圖5是本發(fā)明實例1制備的優(yōu)先暴露{111}面的Y-氧化鋁納米管的吸脫附曲線 和孔分布曲線。 圖6是本發(fā)明實例1制備的優(yōu)先暴露{111}面的Y-氧化鋁納米管和普通氧化鋁 的HD交換曲線。 圖7是本發(fā)明實例1制備的優(yōu)先暴露{111}面的Y-氧化鋁納米管和普通氧化鋁
的乙醇脫水性能曲線。 具體實例方式 本發(fā)明將用以下的實施例來加以詳細的說明，但這些實例僅是為說明本發(fā)明，而
本發(fā)明并不局限于此。
實施例1
4
配制0. 25mol/L油酸鈉溶液250ml。取0. 25mol/L油酸鈉溶液20ml與同體積鋁 溶膠(浙江宇達化工有限公司提供，型號AlT-10-4，下同)混合，攪拌一段時間后放入密閉 容器中，在18(TC下水熱反應(yīng)72小時，反應(yīng)結(jié)束后，取出高壓釜，冷卻至室溫，分出下層沉 淀，離心分離洗滌，烘干，得到AIOOH納米管，其TEM照片和XRD圖譜見圖1 ;吸脫附曲線和 孔分布曲線見圖2。將A100H納米管通空氣在50(TC焙燒4小時，得到優(yōu)先暴露{111}面的 Y _氧化鋁納米管，該納米管長100-200納米，外徑8-10納米，其TEM照片和XRD圖譜見圖 3，其高分辨率TEM透射照片見圖4，羥基密度達到1. 99mmol/g，酸密度達到0. 489mmol/g。 其吸脫附曲線和孔分布曲線見圖5， Y-氧化鋁納米管和普通氧化鋁的H-D交換曲線見圖6， A100H納米管和優(yōu)先暴露{111}面的Y-氧化鋁納米管紅外圖譜見圖7，優(yōu)先暴露{111}面 的Y-氧化鋁納米管和普通氧化鋁的乙醇脫水性能曲線見圖8。
實施例2 配制0. 10mol/L樟磺腦酸鈉溶液250ml 。取0. 10mol/L樟磺腦酸鈉溶液25ml與 5ml溶膠混合，攪拌一段時間后放入密閉容器中，在15(TC下水熱反應(yīng)48小時，反應(yīng)結(jié)束后， 取出高壓釜，冷卻至室溫，分出下層沉淀，離心分離洗滌、烘干，得到A100H納米管，A100H納 米管通空氣在50(TC焙燒4小時，得到優(yōu)先暴露{111}面的Y-氧化鋁納米管，該納米管長 100-200納米，外徑8-10納米，羥基密度達到1. 99mmol/g，酸密度達到0. 489mmol/g。，其 TEM照片和XRD圖譜與實施例1結(jié)果一樣。。
實施例3 配制0. 50mol/L十二烷基硫酸鈉溶液250ml 。取0. 50mol/L十二烷基硫酸鈉溶液 10ml與20ml鋁溶膠混合，攪拌一段時間后放入密閉容器中，在18(TC下水熱反應(yīng)24小時， 反應(yīng)結(jié)束后，取出高壓釜，冷卻至室溫，分出下層沉淀，離心分離洗滌，烘干，
實施例4 配制0. 3mol/L油酸銨溶液250ml 。取0. 3mol/L油酸銨溶液18ml與10ml鋁溶膠 混合，攪拌一段時間后放入密閉容器中，在18(TC下水熱反應(yīng)48小時，反應(yīng)結(jié)束后，取出高 壓簽，冷卻至室溫，分出下層沉淀，離心分離洗滌，烘干，得到A100H納米管，將A100H納米 管通空氣在50(TC焙燒4小時，得到優(yōu)先暴露{111}面的Y-氧氧化鋁納米管，該納米管長 100-200納米，外徑8-10納米，羥基密度達到1. 99mmol/g，酸密度達到0. 489mmol/g，其TEM 照片和XRD圖譜與實施例1結(jié)果一樣。
權(quán)利要求
一種γ-氧化鋁納米管，其特征是它是具有單晶結(jié)構(gòu)的、長100-200納米，外徑8-10納米的γ-氧化鋁納米管，它是優(yōu)先暴露{111}晶面的γ-氧化鋁納米管，羥基密度達到1.99mmol/g，酸密度達到0.489mmol/g。
2. —種制備權(quán)利要求l所述的y-氧化鋁納的方法，其特征是包括以下步驟 步驟1.用蒸餾水配制濃度為0. 1-0. 5mo1 L—1表面活性劑溶液；步驟2.把鋁溶膠(10%)與表面活性劑溶液以0.5 : 1-5 : l的體積比混合攪拌，然后把混合液置于密閉容器中于80-22(TC反應(yīng)5-120小時；步驟3.反應(yīng)完成后離心、洗滌沉淀然后干燥可得管徑均一的A100H納米管；步驟4.將步驟3得到的A100H納米管通空氣600°C 、80(TC焙燒4h得到y(tǒng) -氧化鋁納米管。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的制法，其特征是步驟1中所述的表面活性劑溶液為油酸鈉、 油酸銨、十二烷基硫酸鈉或樟腦磺酸鈉表面活性劑中任一種或幾種配成的溶液。
全文摘要
一種γ-氧化鋁納米管，它是具有單晶結(jié)構(gòu)的、長100-200納米，外徑8-10納米的γ-氧化鋁納米管，它是優(yōu)先暴露{111}晶面的γ-氧化鋁納米管，羥基密度達到1.99mmol/g，酸密度達到0.489mmol/g。本發(fā)明的有益效果在于1.利用廉價的表面活性劑的組裝作用，將晶化的鋁溶膠有序組裝得到了優(yōu)先暴露{111}面的γ-氧化鋁納，且它具有單晶結(jié)構(gòu)。2.本發(fā)明的優(yōu)先暴露{111}面的γ-氧化鋁納米管具有較高的羥基密度和酸密度。3.本發(fā)明方法工藝簡單適用于大規(guī)模生產(chǎn)且基本沒有污染。本發(fā)明公開了其制法。
文檔編號B82B1/00GK101774533SQ200910035950
公開日2010年7月14日 申請日期2009年9月28日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月28日
發(fā)明者丁維平, 呂建剛, 楊為民, 章浩龍, 郭學(xué)鋒 申請人:南京大學(xué)