气凝胶孔径的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及无机氧化物气凝胶制备领域，具体是一种调控A1203气凝胶孔径的方法。
【背景技术】
[0002]气凝胶是一种以气体为分散介质的具有三维网络结构的多孔凝聚态物质，固体相和孔隙结构均为纳米量级。其孔洞尺寸和凝胶颗粒尺寸分别在1?lOOnm和2?60nm范围内，孔隙率可达80?99.8%，比表面积可达1000m2/g以上，密度可达3kg/m3，是典型的纳米材料。由于其独特的纳米网络结构，气凝胶在保温、隔音、环保、催化、吸附和高性能电容等方面具有广阔的应用前景。目前研究和应用比较广泛的是氧化硅体系的气凝胶材料，但是由于氧化硅气凝胶高温热稳定性差，长期使用温度不应高于650°C，因而难以在高温领域方面应用。因此，寻求耐高温的气凝胶是未来研究的主要方向。在众多气凝胶中，氧化铝气凝胶不仅热导率低(30°C、latm热导率仅为29mw/m.K, 800°C、latm热导率仅为98mw/m.K),而且高温稳定性好(长期使用温度高达950°C )。因此，氧化铝气凝胶在高温催化、高温隔热等领域是更理想的材料。
[0003]然而目前合成最多的是介孔氧化铝气凝胶，大孔和微孔的氧化铝气凝胶由于其独特的孔结构在光子晶体、载体、催化剂、分离材料和电极材料等方面有着广泛的应用，所以制备不同孔径的氧化铝气凝胶具有重要的意义。胶态晶体模板法是制备有序孔径材料最常用的方法，虽然人们已经用胶态晶体模板制备出许多有序孔径的材料，但还存在许多问题需要进一步解决:(1)有序的胶态晶体模板的面积有限；(2)制备所需时间较长；(3)模板的成本较高。因此，开发一种的新的不同孔径材料的制备方法，缩短制备气凝胶的时间，降低制备成本对推进多孔材料的应用有着关键意义。
【发明内容】
[0004]针对上述现有技术的不足，本发明的目的是提供一种操作简便、耗时短、成本低、性能优越易于实现工业化生产的调控A1203气凝胶孔径的方法。
[0005]为实现上述目的，本发明采用以下技术方案:
[0006]一种调控A1203气凝胶孔径的方法，包括如下步骤:
[0007]步骤一、向制备好的A1203溶胶中加入不同比例的环氧丙烷(P0)，静置，直到形成湿凝胶；
[0008]步骤二、步骤一制备的湿凝胶经过老化干燥过程形成不同孔径的A1203气凝胶。
[0009]进一步的，环氧丙烷(P0)的用量范围为η (P0):η(Α1) = 3?37。
[0010]进一步的，环氧丙烷(P0)是在冰水浴的条件下加入。
[0011]本发明的有益效果是:
[0012]本发明提供的调控氧化铝气凝胶孔径的方法，是在制备A1203湿凝胶的过程中，将环氧丙烷(P0)用作孔径调节剂，通过加入不同比例的环氧丙烷(P0)，实现A1203气凝胶孔径由2nm到2 μ m有序可调，该方法生产工艺简单易控，原料成本低廉，制得的A1203气凝胶比表面积大，在催化领域和吸附分离领域具有广泛的应用前景，有望应用于制备有序多孔材料。n(PO):n(Al) = 3时形成的气凝胶孔径约为2nm，n(P0):n(Al) = 4?12时形成的气凝胶孔径约为30nm，η(ΡΟ):η(Α1) = 13，14时形成的气凝胶孔径约为500nm，当η(ΡΟ):η(Α1)=15?37时形成的气凝胶约为1?2 μπι的大孔。
【具体实施方式】
[0013]下面结合【具体实施方式】对本发明作更进一步的说明。
[0014]—种调控Α1203气凝胶孔径的方法，是在制备Α1 203湿凝胶的过程中，将环氧丙烷(Ρ0)用作孔径调节剂，通过改变环氧丙烷(Ρ0)与可溶性铝盐中铝离子的摩尔比，实现Α1203气凝胶孔径由2nm到2μπι有序可调，具体包括以下步骤:
[0015]步骤一、向制备好的Α1203溶胶中加入不同比例的环氧丙烷(Ρ0)，静置，直到形成湿凝胶；
[0016]步骤二、步骤一制备的湿凝胶经过老化干燥过程形成不同孔径的Α1203气凝胶。
[0017]其中，环氧丙烷(Ρ0)的用量范围为η(Ρ0):η(Α1) = 3?37，即环氧丙烷与中的铝离子的摩尔比为3?37。
[0018]下面通过实施例进一步描述本发明的特征，但本发明并不局限于下述实例。
[0019]下述实施例中，采用如下方法制备Α1203气凝胶:以六水合氯化铝为前驱体，水和乙醇为溶剂，其中水和乙醇的摩尔比为3:7，lmol/L的盐酸为催化剂，环氧丙烷(P0)为孔径调节剂，其中它们的摩尔比为六水合氯化铝:无水乙醇:去离子水:盐酸(浓度为1M)=1:9.6:13.33:0.1，n(P0):n(Al) = 3 ?37。
[0020]实施例1
[0021]将水和乙醇加入到三口烧瓶中，油浴升温，加入六水合氯化铝和盐酸，搅拌一段时间，冷却至室温后，冰水浴中按照n(P0):n(Al) = 3的比例滴加环氧丙烷(P0)，滴完后将三口烧瓶中的液体均匀的分在小烧杯中，每个烧杯中15?20mL，然后静置成湿凝胶。然后向烧杯中加入少量乙醇封住凝胶表面老化5?72h后，通过超临界干燥或常压干燥或有机溶剂升华干燥等干燥方法得到孔径约为2nm的A1203气凝胶。
[0022]实施例2
[0023]将水和乙醇加入到三口烧瓶中，油浴升温，加入六水合氯化铝和盐酸，搅拌一段时间，冷却至室温后，冰水浴中按照n(P0):n(Al) = 4?12的比例滴加环氧丙烷(P0)，滴完后将三口烧瓶中的液体均匀的分在小烧杯中，每个烧杯中15?20mL，然后静置成湿凝胶。然后向烧杯中加入少量乙醇封住凝胶表面老化5?72h后，通过超临界干燥或常压干燥或有机溶剂升华干燥等干燥方法得到孔径为约为30nm的A1203气凝胶。
[0024]实施例3
[0025]将水和乙醇加入到三口烧瓶中，油浴升温，加入六水合氯化铝和盐酸，搅拌一段时间，冷却至室温后，冰水浴中按照η(Ρ0):η(Α1) = 13，14的比例滴加环氧丙烷(P0)，滴完后将三口烧瓶中的液体均匀的分在小烧杯中，每个烧杯中15?20mL，然后静置成湿凝胶。然后向烧杯中加入少量乙醇封住凝胶表面老化5?72h后，通过超临界干燥或常压干燥或有机溶剂升华干燥等干燥方法得到孔径约为500nm的A1203气凝胶。
[0026]实施例4
[0027]将水和乙醇加入到三口烧瓶中，油浴升温，加入六水合氯化铝和盐酸，搅拌一段时间，冷却至室温后，冰水浴中按照n(P0):n(Al) = 15?37的比例滴加环氧丙烷(P0)，滴完后将三口烧瓶中的液体均匀的分在小烧杯中，每个烧杯中15?20mL，然后静置成湿凝胶。然后向烧杯中加入少量乙醇封住凝胶表面老化5?72h后，通过超临界干燥或常压干燥或有机溶剂升华干燥等干燥方法得到孔径约为2 μπι的Α1203气凝胶。
[0028]以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出:对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
【主权项】
1.一种调控A1 203气凝胶孔径的方法，其特征在于:包括如下步骤: 步骤一、向制备好的A1203溶胶中加入不同比例的环氧丙烷，静置，直到形成湿凝胶； 步骤二、步骤一制备的湿凝胶经过老化干燥过程形成不同孔径的A1203气凝胶。2.如权利要求1所述的调控A1203气凝胶孔径的方法，其特征在于:环氧丙烷的用量范围为 n (PO):n (Al) = 3 ?37。3.如权利要求1所述的调控A1203气凝胶孔径的方法，其特征在于:环氧丙烷是在冰水浴的条件下加入。
【专利摘要】本发明公开了一种调控Al2O3气凝胶孔径的方法，是在制备Al2O3湿凝胶的过程中，将环氧丙烷(PO)用作孔径调节剂，通过改变环氧丙烷(PO)与可溶性铝盐中铝离子的摩尔比，实现Al2O3气凝胶孔径由2nm到2μm有序可控调节，该方法生产工艺简单易控，原料成本低廉，制得的Al2O3气凝胶比表面积大，在催化领域和吸附分离领域具有广泛的应用前景，有望应用于制备有序多孔材料。
【IPC分类】B01J13/00, C01F7/02
【公开号】CN105271329
【申请号】CN201510665632
【发明人】任丽丽, 李雪爱
【申请人】东南大学
【公开日】2016年1月27日
【申请日】2015年10月14日