一种动态水热法制备介孔γ-Al₂O₃的方法

专利名称：一种动态水热法制备介孔γ-Al₂O₃的方法
技术领域：
本发明属于无机多孔材料制备领域，具体涉及一种动态水热法制备介孔Y -Al2O3 的方法。
背景技术：
无机介孔材料大的比表面积和规则的孔道结构使其具有很高的活性和较大的吸附容量。介孔Y-Al2O3就是其中重要的一种材料。由于介孔Y-Al2O3具有比表面积大、孔径大小均一及物理化学性能稳定等优点，而使其作为粘结剂广泛应用于催化剂载体领域。目前合成介孔氧化铝的方法分为以下几种沉淀法、溶胶-凝胶法和晶化法。沉淀法是在含铝的金属盐类的水溶液中加入沉淀剂，以便生成水含氧化物、碳酸盐的结晶或凝胶。但是，沉淀法反应步骤多，实验条件难以控制。相较于沉淀法而言，溶胶-凝胶法合成介孔Y-Al2O3的工艺简单，产物的化学组分均匀性好，且产物粒度均匀且细小。但是溶胶-凝胶法在合成介孔Y-Al2O3方面也存在着不足之处，例如剔除模板剂时焙烧温度过高、时间过长，产物结晶不完善，粒子之间易发生自团聚等。晶化法是一种制备高质量(结晶度较高、比表面积较大的)晶体的方法，但它与上述两种方法一样属于一种静态的制备方法，这种制备方法不利于反应物质之间充分的接触并发生反应，而且一般晶化法的反应时间过长，一般需要24 72小时。并且，静态的制备方法不适于大规模连续化生产。

发明内容
为解决现有制备介孔Y-Al2O3的方法所存在的技术问题，包括反应步骤多，实验条件难以控制，产物结晶不完善，反应时间过长，并且静态反应不利于反应物质之间的充分接触，本发明提供一种动态水热法制备介孔Y-Al2O3的方法。一种动态水热法制备介孔Y -Al2O3的方法，本方法包括以下步骤在表面活性剂溶液中分别加入无机铝盐和沉淀剂将其均匀混合后，连续搅拌混合液并进行动态水热处理，反应结束后将所得产物洗涤焙烧，得到介孔Y-Al2O3 ；所述无机铝盐、沉淀剂和表面活性剂三者之间的质量比的范围是 I 1.4 0.0027 I : 1.4 : 0.4，优选为 I : 1.4 : 0.0133;所述表面活性剂为十六烷基三甲基溴化铵、聚乙烯醇、吐温80、三嵌段共聚物 P123或聚乙二醇，优选为十六烷基三甲基溴化铵；所述的无机铝盐为硝酸铝或氯化铝，优选为硝酸铝；所述的沉淀剂为尿素或氨水,优选为尿素。所述水热处理的温度条件为100°C 170°C。所述水热处理的时间为3h 7h。有益效果
I、本发明所述方法是一种动态的制备方法，在进行水热处理时同时对反应物质进行搅拌，可以增加反应物之间的接触面积，有利于反应的进行，可使反应更充分。2、本发明通过改变体系中铝源与沉淀剂之间的含量可以简单的控制氧化铝前躯体的形成。3、本发明采取新的方法对介孔氧化铝的比表面积进行控制(即通过表面活性剂的用量对表面积进行了控制)，控制了孔径的分布情况，使孔径均一，通过改变实验中的反应物的质量配比、反应温度、反应时间、焙烧温度和时间就可以有效的控制介孔氧化铝的形成。4、现有技术制备介孔Y-Al2O3所需时间长，以晶化法为例，反应时间一般为72小时以上，而晶化时间可以缩短至24小时以内。5、本发明使用的原料价格低廉，实验步骤简单，并且制备周期短，适于大规模连续
化生产。


图I为反应温度为130°C、150°C、17(TC时的XRD图谱；
图2为由本发明所述方法制备的介孔Y-A1,:03的TEM透射电镜图3为由本发明所述方法制备的介孔Y-A1,,O3的TEM的电镜衍射条纹图
图4为由本发明所述方法制备的介孔Y-A1,,O3的XRD图谱；
图5为由本发明所述方法制备的介孔Y-A1,A的N2-吸附脱附等温线；
图6为由本发明所述方法制备的介孔Y-Al2O3的孔径分布图7为加入不同表面活性剂时产生的XRD图谱；
图8为由本发明所述方法制备的介孔Y-A1,,O3的小角度XRD图谱。
具体实施例方式具体实施方式
一结合图I说明本实施方式。将溶有3. 75g硝酸铝5. 25g尿素的水溶液分别加入到十六烷基三甲基溴化铵溶液 (十六烷基三甲基溴化铵的质量O. Ig)中，其质量比为硝酸铝尿素十六烷基三甲基溴化铵=I : 1.4 : O. 027，30°C下连续搅拌lh，使其能够均匀混合，然后将混合液转入高压釜中，并将釜内加入蒸馏水，使其体积为整个釜内胆体积的二分之一(整个内胆的体积为 300mL);然后加热至170°C并连续搅拌4h ;反应结束后将反应产物抽滤，并用蒸馏水洗涤至中性，100°C下烘干至恒重，在600°C下焙烧4h，得到Y-Al2O315对产物进行XRD检测，检测条件应用X-射线粉末衍射(XRD)完成对样品的物相分析，CuKa辐射，管电压40kV，管电流20mA，扫描角度10-80°，扫描速率4° /min。图I中标注为“170度”的曲线，即为本实施方式的XRD图谱，此图谱证明了，本实施方式制备出的产物为Y-Al2O3，特征衍射2 Θ角度为37. 4°、45. 3°、66. 2°。
具体实施方式
二 结合图2、图3说明本实施方式，将溶有3. 75g硝酸铝和5. 25g尿素的水溶液分别加入到十六烷基三甲基溴化铵溶液(十六烷基三甲基溴化铵的质量为O. 05g)中，其质量比为硝酸铝尿素十六烷基三甲基溴化铵=I : 1.4 : 0.0133，30°C下连续搅拌lh，使其能够均匀混合，然后将混合液转入高压釜中，并将釜内加入蒸馏水，使其体积为整个釜内胆体积的二分之一(整个内胆的体积为300mL);然后加热至100°C并连续搅拌4h ;反应结束后将反应产物抽滤，并用蒸馏水洗涤至中性，100°C下烘干至恒重，分别在500、550°C下焙烧 4h，得到介孔Y-Al2O3的结果列于表1，表I为不同焙烧温度的介孔氧化铝的性能。表 I
权利要求
1.一种动态水热法制备介孔Y-Al2O3的方法，其特征在于，本方法包括以下步骤在表面活性剂溶液中分别加入无机铝盐和沉淀剂将其均匀混合后，连续搅拌混合液并进行动态水热处理，反应结束后将所得产物洗涤焙烧，得到介孔Y-Al2O3 ；所述无机铝盐、沉淀剂和表面活性剂三者之间的质量比的范围是 I 1.4 O. 0027 I : I. 4 O. 4 ；所述表面活性剂为十六烷基三甲基溴化铵、聚乙烯醇、吐温80、三嵌段共聚物P123或聚乙二醇；所述的无机铝盐为硝酸铝或氯化铝；所述的沉淀剂为尿素或氨水。
2.根据权利要求I所述的一种动态水热法制备介孔Y-Al2O3的方法，其特征在于，所述水热处理的温度条件为100°C 170°C。
3.根据权利要求I所述的一种动态水热法制备介孔Y-Al2O3的方法，其特征在于，所述水热处理的时间为3h 7h。
4.根据权利要求I所述的一种动态水热法制备介孔Y-Al2O3的方法，其特征在于，所述表面活性剂为十六烷基三甲基溴化铵。
5.根据权利要求I所述的一种动态水热法制备介孔Y-Al2O3的方法，其特征在于，所述的无机铝盐为硝酸铝。
6.根据权利要求I所述的一种动态水热法制备介孔Y-Al2O3的方法，其特征在于，所述的沉淀剂为尿素。
7.根据权利要求I所述的一种动态水热法制备介孔Y-Al2O3的方法，其特征在于，所述无机铝盐、沉淀剂和表面活性剂三者之间的质量比为1 : 1.4 : 0.0133。
全文摘要
一种动态水热法制备介孔γ-Al2O3的方法属于无机多孔材料制备领域，为解决现有技术存在的问题如反应步骤多，实验条件难以控制，产物结晶不完善，反应时间过长，并且静态反应不利于反应物质之间的充分接触。本发明的方法包括以下步骤在表面活性剂溶液中分别加入无机铝盐和沉淀剂将其均匀混合后，连续搅拌混合液并进行水热处理，反应结束后将所得产物洗涤焙烧，得到介孔γ-Al2O3。本方法优点可使反应更充分，可以简单的控制氧化铝前躯体的形成，可以有效的控制介孔氧化铝的形成，晶化时间可以缩短至24小时以内，制备周期短，适于大规模连续化生产。
文档编号C01F7/30GK102583476SQ20121000535
公开日2012年7月18日 申请日期2012年1月10日 优先权日2012年1月10日
发明者赵彬, 赵振波 申请人:长春工业大学