一种γ相氧化铝纳米管及其制备方法与流程

本发明属于工业用催化剂载体和添加剂的制备领域，具体涉及一种γ相氧化铝纳米管的制备方法。

背景技术：

新时代的工业生产中都需要用到高效的催化剂，而一般高效的催化剂在反应中存在猝灭的问题，极大的影响到了反应的效率。正是在这种前体下，就需要一种催化剂载体包覆催化剂保证其活性。在石油化工催化中，通常用到的工业催化剂载体是普通的α相氧化铝颗粒，而γ相氧化铝纳米纤维拥有的高比表面、高分散性和高活性，都使这种材料是α相氧化铝颗粒完美的替代材料。

γ相氧化铝纳米管作为一种新型纳米材料，具有价格便宜、耐高温等优点，在催化领域有广阔的应用前景。氧化铝纳米管具有大的比表面积，而且纳米微粒表面形态随着粒径的减小,表面光滑程度变差,形成了凹凸不平的原子台阶，能够形成高金属含量和高分散度的催化剂，使其产生很多新的催化特性。

目前氧化铝纳米管的合成方法主要分为模板合成法、高温合成法和腐蚀生长法。1997年首次将异丙醇铝的凝胶覆盖在碳纳米管上，再经过高温处理除去模板而首次得到了氧化铝的纳米管。后来又出现了采用电化学阳极氧化的方法得到了氧化铝纳米管，以及使用不同的表面活性剂为模板剂，仲丁氧基铝源在水热条件下得到了氧化铝纳米管。目前最常见的合成方法是水相法，其优点明显，如反应条件温和，可大量制备纳米管。但模板法也存在明显的缺陷，如得到的纳米管一般为无定形的纳米管，不稳定。因此γ相氧化铝纳米管的制备方法还需要深入研究，进行改进。

cn101041905a公开了一种氧化铝多孔一维纳米材料，以氮化铝(aln)一维纳米材料为原料，在空气中或其它含氧气氛中进行高温处理得到的直径为10-500nm，长度为100nm-500μm的氧化铝多孔一维纳米材料。其制备方法在于以预先获得的aln一维纳米材料为原料，在管式炉中于含氧气氛下焙烧，其温度范围为800-1200℃，焙烧时间为0.5-8h，得到氧化铝多孔一维纳米材料。该方法通过引入了前驱物与气氛中某种气体发生化学反应，发生气固相反应，生成一种不稳定的中间体，该中间体原位分解后形成多孔。

技术实现要素：

本发明的目的在于开发一种性能较好的工业催化剂载体材料和工业添加剂材料。本发明所采用的技术方案是：γ相氧化铝纳米管是在水相中由硝酸铝和氨水为原料水热，煅烧后制备得到的。

具体而言，本发明公开了一种γ相氧化铝纳米管的制备方法，包括以下步骤：1)将铝盐粉末和液体碱按照al³⁺和oh^-摩尔比为1:2-4的比例，分别溶解和分散到水中，形成铝盐溶液和碱液；2)将步骤1)得到的铝盐溶液和碱液相互混合，得到al(oh)3悬浊液，调节悬浊液的ph值到4-11，优选是6-7；3)将步骤2)得到的悬浊液加热至100～220℃进行水热反应，并保持3-48h，得到γ相拟薄水铝石纳米管；4)将γ相拟薄水铝石纳米管在400～800℃下煅烧3～12h，即可得到γ相氧化铝纳米管。

步骤1)所述的铝盐粉末是硝酸铝，液体碱是氨水。

步骤1所述铝盐粉末和液体碱按照al³⁺和oh^-计算，其摩尔比是1:3-3.5；液体碱的ph值11-13，当所述液体碱是氨水时，氨水的质量浓度为25-40％。

所述γ相氧化铝纳米管的比表面积是110～280m²/g，孔体积分布是0.58～1.24ml/g；所述γ相氧化铝纳米管的长度50～200nm，直径为5-10nm，长径比能维持在5-20，优选是10-15。

与现有的工业催化剂载体α相氧化铝颗粒相比，这种γ相氧化铝纳米纤维具有更大的比表面积、孔体积和活性。能够更好的作为一种催化剂载体稳定的存在，并且在实际的工业催化反应中，能够达到回收反复利用的目的。

附图说明

图1是按照实施例1制备的γ相氧化铝纳米管的放大10万倍的tem图像；

图2是按照实施例1制备的γ相氧化铝纳米管的放大30万倍的tem图像；

图3是按照实施例1制备的γ相氧化铝纳米管的放大50万倍的tem图像；

具体实施方式

实施例1：将40ml40wt％的氨水分散到100ml水中，形成100ml氨水溶液后；再将氨水溶液滴加到溶解有60g硝酸铝的100ml铝离子溶液中(溶液中含有0.16molal)；滴加完成后再静置30min，得到al(oh)3悬浊液；把悬浊液用氨水溶液调节ph＝5.2，再将悬浊液样品水热处理，温度选择为150℃，时间为24h，水热反应结束后自然冷却，得到γ相拟薄水铝石纳米管；将γ相拟薄水铝石纳米管在100℃干燥后，在马弗炉中煅烧，温度选择为500℃，时间为12h，煅烧结束后得到的产物就是γ相氧化铝纳米管。

实施例2：将ph调节为ph＝4，其他处理同实施例1。

实施例3：将ph调节为ph＝6，其他处理同实施例1。

实施例4：将ph调节为ph＝7，其他处理同实施例1。

实施例5：将ph调节为ph＝8，其他处理同实施例1。

实施例6：将ph调节为ph＝9，其他处理同实施例1。

实施例7：将ph调节为ph＝10，其他处理同实施例1。

实施例8：将ph调节为ph＝11，其他处理同实施例1。

实施例9：将水热温度调节为100℃，其他处理同实施例1。

实施例10：水热温度调节为130℃，其他处理同实施例1。

实施例11：水热温度调节为160℃，其他处理同实施例1。

实施例12：水热温度调节为180℃，其他处理同实施例1。

实施例13：水热温度调节为200℃，其他处理同实施例1。

实施例14：水热温度调节为220℃，其他处理同实施例1。

实施例15：水热时间调节为6h，其他处理同实施例1。

实施例16：水热时间调节为12h，其他处理同实施例1。

实施例17：水热时间调节为36h，其他处理同实施例1。

实施例18：水热时间调节为48h，其他处理同实施例1。

实施例19：煅烧温度调节为400℃，其他处理同实施例1。

实施例20：煅烧温度调节为600℃，其他处理同实施例1。

实施例21：煅烧温度调节为800℃，其他处理同实施例1。

实施例22：煅烧时间调节为3h，其他处理同实施例1。

实施例23：煅烧时间调节为6h，其他处理同实施例1。

实施例24：煅烧时间调节为12h，其他处理同实施例1。

技术特征：

技术总结
一种γ相氧化铝纳米管的制备方法，包括以下步骤：1)将铝盐粉末和液体碱按照Al3+和OH‑摩尔比为1:2‑4的比例，分别溶解和分散到水中，形成铝盐溶液和碱液；2)将步骤1)得到的铝盐溶液和碱液相互混合，得到Al(OH)3悬浊液，调节悬浊液的pH值到4‑11，优选是6‑7；3)将步骤2)得到的悬浊液加热至100～220℃进行水热反应，并保持3‑48h，得到γ相拟薄水铝石纳米管；4)将γ相拟薄水铝石纳米管在400～800℃下煅烧3～12h，即可得到γ相氧化铝纳米管。所述γ相氧化铝纳米管可以应用于工业催化，粉末涂料等领域，尤其是用作石油裂解的催化剂载体，相比较于普通的催化剂载体，具有更高的负载量和催化活性。

技术研发人员：王晓东
受保护的技术使用者：山东旭晟东阳新材料科技有限公司
技术研发日：2017.07.14
技术公布日：2017.12.22