本发明涉及纳米材料制备技术领域，更具体地说，本发明涉及一种纳米级别无团聚高比面积薄水铝石的制备方法。
背景技术：
γ-al2o3被广泛应用于催化剂载体、吸附剂等，γ-al2o3是薄水铝石在一定的温度下焙烧得到的，并能够保留薄水铝石的形态学特征，因此薄水铝石的比表面积和孔体积等形态学特征影响了γ-al2o3的应用范围。
制备薄水铝石的方法有多种，水热合成法作为一种绿色环保且操作简单的制备方法，已被广泛的使用，但是现有的使用水热法制备薄水铝石的报道中，还不能保证在无团聚的基础上得到比表面积高和孔体积大的薄水铝石。
技术实现要素：
本发明的一个目的是解决至少上述问题，并提供至少后面将说明的优点。
本发明还有一个目的是提供了一种制备无团聚高比面积薄水铝石的方法，其通过水热法制备得到了无团聚、高比表面积、大孔体积、粒径分布均匀的薄水铝石。
为了实现上述目的，本发明提供了一种制备无团聚高比面积薄水铝石的方法，包括以下步骤：
步骤一、将称量后的氢氧化钠粉末溶于去离子水中，并配制成浓度为5.5～6.0mol/l的氢氧化钠溶液；称取一定量的硫酸钠粉末，使用去离子水配制成浓度为6.2～8.5mol/l的硫酸钠溶液；并称取一定量的可溶性铝盐，将其溶于去离子水中配制成浓度为0.58～0.62mol/l的可溶性铝盐溶液；
步骤二、在室温条件下，量取一定体积的上述可溶性铝盐溶液，在600～700r/min的搅拌速度下，将所述氢氧化钠溶液和所述硫酸钠溶液同时滴加到所述一定体积的可溶性铝盐溶液中，所述氢氧化钠溶液的滴加速度为所述硫酸钠溶液的滴加速度的1.2～2.0倍；待滴加后溶液的ph值至5～6时，调节搅拌速度至800～1000r/min，降低所述氢氧化钠溶液的滴加速度，并根据所述氢氧化钠溶液的滴加速度调节所述硫酸钠溶液的滴加速度，使得所述氢氧化钠溶液的滴加速度为所述硫酸钠溶液的滴加速度的1.5～2.5倍；待滴加后溶液的ph值至6.5～7.0时，停止滴加所述硫酸钠溶液，并保持所述氢氧化钠溶液的滴加速度；待滴加后溶液的ph值为7.9～8.3时，停止滴加所述氢氧化钠溶液，调节搅拌速度至1100r/min，搅拌10min后得到白色悬浮液；
步骤三、在室温条件以及400r/min的搅拌速度下，将一定质量和一定浓度的非离子型表面活性剂滴加到所述白色悬浮液中，搅拌15～20min后得到混合物；
步骤四、将所述混合物转移至高压反应釜中进行晶化，对晶化后得到的物质依次进行过滤和烘干，得到无团聚高比面积薄水铝石。
优选的是，其中，所述步骤四中，对所述混合物进行晶化的具体步骤为：
首先，将盛装有混合物的高压反应釜置于30℃的烘箱中，调节升温速率为0.2～0.6℃/min，待所述烘箱的温度达到40℃时，维持该温度，使盛装有混合物的高压反应釜在该温度下保温10min；
然后，在0.2～0.6℃/min的升温速率下，将烘箱的温度升高至50℃，并使盛装有混合物的高压反应釜在该温度下保温20min；
最后，在10℃/min的升温速率下，将烘箱的温度升高至90℃，并使盛装有混合物的高压反应釜在该温度下保温8～9h。
优选的是，其中，所述步骤三中，所述非离子型表面活性剂的质量和所述白色悬浮液的质量之比为1:50～150。
优选的是，其中，所述步骤四中，使用温度为45℃的去离子水对晶化后的物质进行多次过滤至滤液中不含硫酸根离子，且滤液的ph值为7.0±0.5。
优选的是，其中，所述非离子型表面活性剂的浓度为0.1mol/kg。
优选的是，其中，所述可溶性铝盐为硝酸铝、氯化铝和硫酸铝。
优选的是，其中，所述步骤四中，烘干温度为60℃。
优选的是，其中，所述步骤二具体为：
在室温条件下，量取一定体积的上述可溶性铝盐溶液，在600～700r/min的搅拌速度下，将所述氢氧化钠溶液和所述硫酸钠溶液同时滴加到所述一定体积的可溶性铝盐溶液中，所述氢氧化钠溶液的滴加速度为2.0～2.5ml/min，所述氢氧化钠溶液的滴加速度为所述硫酸钠溶液的滴加速度的1.5倍；
待滴加后溶液的ph值至5.5时，调节搅拌速度至800～1000r/min，调节所述氢氧化钠溶液的滴加速度为1.5～1.9ml/min，并根据所述氢氧化钠溶液的滴加速度调节所述硫酸钠溶液的滴加速度，使得所述氢氧化钠溶液的滴加速度为所述硫酸钠溶液的滴加速度的2.0倍；
待滴加后溶液的ph值至6.8时，停止滴加所述硫酸钠溶液，并保持所述氢氧化钠溶液的滴加速度为1.5～1.9ml/min；待滴加后溶液的ph值为8.2时，停止滴加所述氢氧化钠溶液，调节搅拌速度至1100r/min，搅拌10min后得到白色悬浮液。
优选的是，其中，所述非离子型表面活性剂为脂肪醇聚氧乙烯醚。
本发明至少包括以下有益效果：
1、本发明所述的制备无团聚高比面积薄水铝石的方法采用水热方法制备得到了比表面积为510～550m2/g，孔体积为1.1～1.5cm3/g，粒径均一，且95％以上的粒径分布在2.5～3.5nm。
2、本发明所述的制备无团聚高比面积薄水铝石的方法中通过原料的选择、原料中滴加方式的调整以及滴加速度的改变、表面活性剂的引入以及晶化方式的调整，洗涤方式的选择，使得制备出的薄水铝石无团聚现象。
3、本发明所述的制备无团聚高比面积薄水铝石的方法制备周期短、大大提高了薄水铝石的工业化的生产速度，从而大大降低了薄水铝石的生产成本。
本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不排除一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。
<实施例1>
本实施例提供了一种无团聚高比表面积的薄水铝石的制备方法，具体包括以下步骤：
步骤一、分别配制浓度为6mol/l的氢氧化钠溶液、浓度为8.5mol/l的硫酸钠溶液以及浓度为0.62mol/l的氯化铝溶液；
步骤二、在室温条件下，量取一定体积的上述氯化铝溶液，在600～700r/min的搅拌速度下，将6mol/l的氢氧化钠溶液和8.5mol/l的硫酸钠溶液同时滴加到一定体积的0.62mol/l的氯化铝溶液中，氢氧化钠溶液的滴加速度为2.5ml/min，且氢氧化钠溶液的滴加速度为硫酸钠溶液的滴加速度的2.0倍；待滴加后溶液的ph值至5时，调节搅拌速度至800～1000r/min，调节氢氧化钠溶液的滴加速度为1.9ml/min，并根据氢氧化钠溶液的滴加速度调节硫酸钠溶液的滴加速度，使氢氧化钠溶液的滴加速度为硫酸钠溶液的滴加速度的2.5倍；待滴加后溶液的ph值至6.5时，停止滴加所述硫酸钠溶液，并保持氢氧化钠溶液的滴加速度；待滴加后溶液的ph值为8.3时，停止滴加氢氧化钠溶液，调节搅拌速度至1100r/min，搅拌10min后得到白色悬浮液；
步骤三、在室温条件以及400r/min的搅拌速度下，将月桂醇聚氧乙烯醚滴加到上述白色悬浮液中，搅拌15～20min后得到混合物，月桂醇聚氧乙烯醚的质量和白色悬浮液的质量之比为1:50，月桂醇聚氧乙烯醚的浓度为0.1mol/kg；
步骤四、将混合物转移至高压反应釜中进行晶化，使用温度为45℃的去离子水对晶化后的物质进行多次过滤至滤液中不含硫酸根离子，且滤液的ph值为7.0±0.5，对过滤后的物质在60℃下进行烘干，得到无团聚高比面积薄水铝石；
对混合物进行晶化的具体步骤为：
首先，将盛装有混合物的高压反应釜置于30℃的烘箱中，调节升温速率为0.2℃/min，待所述烘箱的温度达到40℃时，维持该温度，使盛装有混合物的高压反应釜在该温度下保温10min；
然后，在0.5℃/min的升温速率下，将烘箱的温度升高至50℃，并使盛装有混合物的高压反应釜在该温度下保温20min；
最后，在10℃/min的升温速率下，将烘箱的温度升高至90℃，并使盛装有混合物的高压反应釜在该温度下保温8～9h。
对该实施例制备的薄水铝石进行了形态学检测，证明该薄水铝石的纯度高，无杂质，粒径均一，95％以上的粒径范围分布在2.5～3.5nm，比表面积为516m2/g，孔体积为1.28cm3/g。
<实施例2>
本实施例提供了一种无团聚高比表面积的薄水铝石的制备方法，具体包括以下步骤：
步骤一、分别配制浓度为5.5mol/l的氢氧化钠溶液、浓度为7.5mol/l的硫酸钠溶液以及浓度为0.6mol/l的硝酸铝溶液；
步骤二、在室温条件下，量取一定体积的上述氯化铝溶液，在600～700r/min的搅拌速度下，将5.5mol/l的氢氧化钠溶液和7.5mol/l的硫酸钠溶液同时滴加到一定体积的0.6mol/l的氯化铝溶液中，氢氧化钠溶液的滴加速度为2.2ml/min，且氢氧化钠溶液的滴加速度为硫酸钠溶液的滴加速度的1.2倍；待滴加后溶液的ph值至6时，调节搅拌速度至800～1000r/min，调节氢氧化钠溶液的滴加速度为1.8ml/min，并根据氢氧化钠溶液的滴加速度调节硫酸钠溶液的滴加速度，使氢氧化钠溶液的滴加速度为硫酸钠溶液的滴加速度的1.5倍；待滴加后溶液的ph值至7时，停止滴加所述硫酸钠溶液，并保持氢氧化钠溶液的滴加速度为1.8ml/min；待滴加后溶液的ph值为8时，停止滴加氢氧化钠溶液，调节搅拌速度至1100r/min，搅拌10min后得到白色悬浮液；
步骤三、在室温条件以及400r/min的搅拌速度下，将月桂醇聚氧乙烯醚滴加到上述白色悬浮液中，搅拌15～20min后得到混合物，月桂醇聚氧乙烯醚的质量和白色悬浮液的质量之比为1:150，月桂醇聚氧乙烯醚的浓度为0.1mol/kg；
步骤四、将混合物转移至高压反应釜中进行晶化，使用温度为45℃的去离子水对晶化后的物质进行多次过滤至滤液中不含硫酸根离子，且滤液的ph值为7.0±0.5，对过滤后的物质在60℃下进行烘干，得到无团聚高比面积薄水铝石；
对混合物进行晶化的具体步骤为：
首先，将盛装有混合物的高压反应釜置于30℃的烘箱中，调节升温速率为0.4℃/min，待所述烘箱的温度达到40℃时，维持该温度，使盛装有混合物的高压反应釜在该温度下保温10min；
然后，在0.6℃/min的升温速率下，将烘箱的温度升高至50℃，并使盛装有混合物的高压反应釜在该温度下保温20min；
最后，在10℃/min的升温速率下，将烘箱的温度升高至90℃，并使盛装有混合物的高压反应釜在该温度下保温8～9h。
对该实施例制备的薄水铝石进行了形态学检测，证明该薄水铝石的纯度高，无杂质，粒径均一，95％以上的粒径范围分布在2.5～3.5nm，比表面积为539m2/g，孔体积为1.46cm3/g。
<实施例3>
本实施例提供了一种无团聚高比表面积的薄水铝石的制备方法，具体包括以下步骤：
步骤一、分别配制浓度为5.8mol/l的氢氧化钠溶液、浓度为6.2mol/l的硫酸钠溶液以及浓度为0.58mol/l的硫酸铝溶液；
步骤二、在室温条件下，量取一定体积的上述可溶性铝盐溶液，在600～700r/min的搅拌速度下，将所述氢氧化钠溶液和所述硫酸钠溶液同时滴加到所述一定体积的可溶性铝盐溶液中，所述氢氧化钠溶液的滴加速度为2ml/min，所述氢氧化钠溶液的滴加速度为所述硫酸钠溶液的滴加速度的1.5倍；待滴加后溶液的ph值至5.5时，调节搅拌速度至800～1000r/min，调节所述氢氧化钠溶液的滴加速度为1.5ml/min，并根据所述氢氧化钠溶液的滴加速度调节所述硫酸钠溶液的滴加速度，使得所述氢氧化钠溶液的滴加速度为所述硫酸钠溶液的滴加速度的2.0倍；待滴加后溶液的ph值至6.8时，停止滴加所述硫酸钠溶液，并保持所述氢氧化钠溶液的滴加速度为1.5ml/min；待滴加后溶液的ph值为8.2时，停止滴加所述氢氧化钠溶液，调节搅拌速度至1100r/min，搅拌10min后得到白色悬浮液；
步骤三、在室温条件以及400r/min的搅拌速度下，将月桂醇聚氧乙烯醚滴加到上述白色悬浮液中，搅拌15～20min后得到混合物，月桂醇聚氧乙烯醚的质量和白色悬浮液的质量之比为1:150，月桂醇聚氧乙烯醚的浓度为0.1mol/kg；
步骤四、将混合物转移至高压反应釜中进行晶化，使用温度为45℃的去离子水对晶化后的物质进行多次过滤至滤液中不含硫酸根离子，且滤液的ph值为7.0±0.5，对过滤后的物质在60℃下进行烘干，得到无团聚高比面积薄水铝石；
对混合物进行晶化的具体步骤为：
首先，将盛装有混合物的高压反应釜置于30℃的烘箱中，调节升温速率为0.5℃/min，待所述烘箱的温度达到40℃时，维持该温度，使盛装有混合物的高压反应釜在该温度下保温10min；
然后，在0.5℃/min的升温速率下，将烘箱的温度升高至50℃，并使盛装有混合物的高压反应釜在该温度下保温20min；
最后，在10℃/min的升温速率下，将烘箱的温度升高至90℃，并使盛装有混合物的高压反应釜在该温度下保温8～9h。
对该实施例制备的薄水铝石进行了形态学检测，证明该薄水铝石的纯度高，无杂质，粒径均一，95％以上的粒径范围分布在2.5～3.5nm，比表面积为550.2m2/g，孔体积为1.49cm3/g。
本发明通过在可溶性铝盐和氢氧化钠反应过程中增加硫酸盐中硫酸根的量，以及各反应物之间的滴加速度和滴加顺序，利于制备出大孔体积的薄水铝石，并通过非离子型表面活性剂的加入时间和后期的晶化步骤的配合，能够在保证无团聚的基础上增大薄水铝石的比表面积，并且减少了薄水铝石的制备时间，提高了生产效率，降低了生产成本，便于工业化生产，并为后期的γ-al2o3的制备打下了坚实的基础。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节与这里示出与描述的实施例。