专利名称：一种孔径可调变氧化铝的制备方法
技术领域：
本发明属于无机材料制备领域，涉及一种氧化铝的制备方法，特别涉及一种孔径可调变氧化铝的制备方法。
背景技术：
氧化铝是一种工业应用非常广泛的无机氧化物。它常被用作催化载体，用于汽车尾气净化、油品的加氢精制等。另外，氧化铝还可以用作吸附剂和干燥剂。不同应用领域选择不同性质的氧化铝，其中孔径分布是影响氧化铝性能的重要参数。Al2O3 —般由拟薄水铝石经500 90(TC高温脱水制得，拟薄水铝石的制备工艺和焙烧条件在很大程度上决定了它的使用性能，因此制备稳定、性能优越的拟薄水铝石是获得高性能Al2O3的重要手段。目前，通过在制备过程中添加钛、硅、磷等元素的化合物可以达到调节孔径的目的，但严重影响了氧化铝的纯度。或采用表面活性剂作为模板剂，通过溶液中无机-有机相的界面作用得到具有一定孔径结构的氧化铝，但其合成路线较复杂，成本较高，无法实现工业化。本发明克服了孔径尺寸的限制，通过改变反应条件有效的控制前躯体拟薄水铝石的形态，有效改善氧化铝的孔径和性能，从而扩大其应用范围。本发明合成路线较简单，成本低廉，容易实现工业化。
发明内容
本发明目的在于提供一种孔径在一定范围内可控的高纯氧化铝粉体的制备方法， 操作简便，成本低廉，所得氧化铝粉体平均孔径在5-25nm范围内可调变，并同时具有较高的比表面积。本发明为一种孔径可调变氧化铝的制备方法，其特征在于，包括以下具体步骤1)通过高剪切乳化将适量有机物溶剂溶于适量去离子水中，制成均勻乳液I作为反应基液，均勻乳液反应基液I包括有机物溶剂正丁醇或环己烷与去离子水的混合物，或正丁醇和环己烷与去离子水的混合物；通过高剪切乳化将适量分散剂；充分溶于溶液浓度0. 1-1. Omol/L的硫酸铝或溶液浓度1. 0-6. Omol/L的偏氯酸钠溶液中，分别制成透明均勻溶液II和III ；所述分散剂包括离子型分散剂、非离子型分散剂，离子型分散剂包括季铵盐型阳离子表面活性剂，选自烷基三甲基季铵盐；以及氟表面活性剂，选自C8-C15的氟碳表面活性剂；非离子型分散剂是指聚合醇，选自聚乙烯醇和聚乙二醇；2) 一定温度下，搅拌条件下先将占总反应溶液10-60%的II和III先后加入到反应基液I中，使两种溶液充分反应5-30min，得到含反应前躯体的浆液；然后将剩余部分的II和III并流勻速加入到含反应前躯体的浆液中，使其充分反应；整个反应保持一定温度，控制在45-100°C，搅拌转速控制在50-800rpm，pH控制在6. 0-9. 0,反应持续 10min_120min ；3)将反应后的浆液室温条件下老化30-60min后移入布氏漏斗进行抽滤，用大量
3去离子水洗涤除去大部分硫酸根和钠离子，用适量乙醇洗涤除去水和剩余离子，得到拟薄水铝石滤饼；4)将拟薄水铝石与适量有机物溶剂、分散剂经高剪切乳化所得乳液进行常压蒸馏 0. 5-3h ；5)将上述所得产物在110°C干燥，550°C程序升温焙烧3.0h，除去分散剂，得到氧化铝粉体；根据本发明所述的制备方法，其特征在于，在步骤O)中，反应中以10-50%的部分II及III，同I先制备一定量的含反应前躯体的浆液，后续反应时再将剩余II和III并流勻速加入到含反应前躯体的浆液中。根据本发明所述的制备方法，其特征在于，将拟薄水铝石与适量有机物溶剂、分散剂经高剪切乳化所得乳液进行常压蒸馏0. 5-池。根据本发明所述的制备方法，其特征在于，在步骤中，通过改变分散剂不同种类和不同用量，并控制一定的反应条件，有效地调控氧化铝的不同平均孔径。本发明通过采用不同类型的分散剂并改变分散剂的使用量来实现氧化铝孔径的调变，工艺简单，价格低廉，有利于实现工业生产。本发明与背景技术相比，具有的有益效果是1.生产条件温和，成本低廉，适合工业化生产。2.利用分散剂的导向作用，通过调节分散剂种类和使用量，并控制一定制备条件有效调节孔径大小。3.通过程序升温焙烧过程，逐步除去分散剂，保持粉体孔道结构，并得到较高比表面积。4.本方法制备的氧化铝集高比表面积和大孔径于一身，并且孔径可有效调控，具有广泛应用前景。
图1为实施例4所得拟薄水铝石XRD谱图。图2为实施例4所得氧化铝粉末的孔径分布曲线。
具体实施例方式实施例1 (1)通过高剪切乳化将1. 5L 99. 9%的正丁醇加入到1. 5L去离子水中得到均勻乳液I，通过高剪切乳化将0. 15g十六烷基三甲基溴化铵充分溶解于450mL浓度为0. 93mol/L 的硫酸铝溶液中制成透明均勻溶液II，并浓度为5. 88mol/L的偏铝酸钠溶液中作为反应溶液III，溶液III的用量为420mL。(2) 一定温度下，搅拌条件下先将60%的II和III先后与I反应，得到含反应前躯体的浆液，然后将剩余的40%的II和III并流勻速加入到含反应前躯体的浆液中，反应温度控制在75°C，pH控制在7. 0，通过改变反应进料速度控制反应持续60min ；(3)将反应后的浆液室温条件下老化45min后移入布氏漏斗进行抽滤，用大量去离子水洗涤除去大部分硫酸根和钠离子，用适量乙醇洗涤除去水和剩余离子，得到拟薄水铝石滤饼。(4)将上述滤饼与500ml正丁醇、0. 15g十六烷基三甲基溴化铵经高剪切乳化得到的乳液进行常压蒸馏0.证。(4)将上述所得产物在110°C干燥，550°C程序升温焙烧3.0h，除去分散剂，得到氧化铝粉体。程序升温焙烧的程序为从25°C升温4. 5h至300°C，在300°C下保温浊，从300°C 升温2h至550°C，在550°C下保温3h，从550°C降温3h至25°C。(5)其它反应条件不变，将步骤(1)中十六烷基三甲基溴化铵含量依次增加为 0. 2%,0. 5%和1. 0%。队吸脱附分析检测所得氧化铝粉体的比表面积、平均孔径和孔容见表1。实施例2 其它反应条件不变将步骤(1)中分散剂改为聚乙二醇2000。所的产物的分析结果见表2。实施例3 其它反应条件不变将步骤(1)中分散剂改为全氟壬氧基苯磺酸钠。所得产物分析结果见表3。实施例4 其他反应条件同实施例1，分别将三种表面活性剂的加入量控制为0. 2%，将前躯体量改为先加12%的II和III，后并流加剩余的82%的II和III，来制得含反应前躯体的浆液。反应后浆液老化60min，后期处理同实施例1，110°C烘干产物的XRD谱图见图1。图中a，b，c，d分别为不添加分散剂，添加十六烷基三甲基溴化铵，聚乙二醇2000，全氟壬氧基苯磺酸钠所得产物的XRD谱图。从图中可以看出，加入分散剂后拟薄水铝石特征峰没有发生改变，说明其晶型没有变化，锋值降低，锋宽变宽，说明粉末粒径变小。队吸脱附分析结果检测所得氧化铝粉体的比表面积、平均孔径和孔容见表4。三种粉体的孔径分布曲线见图2。表1.实施例1所得产品N2吸脱附分析检测结果
权利要求
1.一种孔径可调变氧化铝的制备方法，其特征在于，包括以下具体步骤1)通过高剪切乳化将适量有机物溶剂溶于适量去离子水中，制成均勻乳液I作为反应基液，均勻乳液I包括有机物溶剂正丁醇或环己烷与去离子水的混合物，或正丁醇和环己烷与去离子水的混合物；通过高剪切乳化将适量分散剂；充分溶于溶液浓度0. 1-1. Omol/L的硫酸铝或溶液浓度1. 0-6. Omol/L的偏氯酸钠溶液中，分别制成透明均勻溶液II和III ；所述分散剂包括离子型分散剂、非离子型分散剂，离子型分散剂包括季铵盐型阳离子表面活性剂，选自烷基三甲基季铵盐；以及氟表面活性剂，选自C8-C15的氟碳表面活性剂；非离子型分散剂是指聚合醇，选自聚乙烯醇和聚乙二醇；2)一定温度下，搅拌条件下先将占总反应溶液0-60%的II和III先后加入到反应基液I中，使两种溶液充分反应5-30min，得到含反应前躯体的浆液；然后将剩余部分的II和 III并流勻速加入到含反应前躯体的基液I中，使其充分反应；整个反应保持一定温度，控制在45-100°C，搅拌转速控制在50-800rpm，pH控制在6. 0-9. 0，反应持续10min_120min ；3)将反应后的浆液室温条件下老化30-60min后移入布氏漏斗进行抽滤，用大量去离子水洗涤除去大部分硫酸根和钠离子，用适量乙醇洗涤除去水和剩余离子，得到拟薄水铝石滤饼；4)将拟薄水铝石与适量有机物溶剂、分散剂经高剪切乳化所得乳液进行常压蒸馏 0. 5-3h ；5)将上述所得产物在110°C干燥，550°C程序升温焙烧3.0h，除去分散剂，得到氧化铝粉体；
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤O)中，反应中以10-50%的部分 II及III，同I先制备一定量的含反应前躯体的浆液，后续反应时再将剩余II和III并流勻速加入到含反应前躯体的浆液中。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将拟薄水铝石与适量有机物溶剂、分散剂经高剪切乳化所得乳液进行常压蒸馏0. 5-池。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(4)中，通过改变分散剂不同种类和不同用量，并控制一定的反应条件，有效地调控氧化铝的不同平均孔径。
全文摘要
本发明为一种孔径可调变氧化铝的制备方法，其特征在于，1)通过高剪切乳化将正丁醇或环己烷溶于去离子水中，制成均匀乳液基液I；通过乳化将适量分散剂；溶于硫酸铝或偏氯酸钠溶液中，分别制成溶液II和III；2)一定温度下，搅拌条件下先将占总反应溶液10-60％的II和III先后加入到反应基液I中，使两种溶液充分反应，得到含反应前躯体的浆液；然后将剩余部分的II和III并流匀速加入到含反应前躯体的浆液中，使其充分反应；3)将反应后的浆液老化后进行抽滤，用大量去离子水及乙醇洗涤得到拟薄水铝石滤饼；4)将拟薄水铝石与适量有机物溶剂、分散剂经高剪切乳化所得乳液进行常压蒸馏；5)将上述所得产物干燥，升温焙烧，除去分散剂，得到氧化铝粉体。
文档编号C01F7/02GK102173442SQ201110045648
公开日2011年9月7日 申请日期2011年2月25日 优先权日2011年2月25日
发明者于海斌, 刘伟, 姜雪丹, 孙春晖, 赵虹 申请人:中国海洋石油总公司, 中海油天津化工研究设计院