本发明的技术方案涉及复合材料，具体地说是海泡石纳米纤维负载钴铝复合氧化物的制备方法。
背景技术：
钴铝氧化物作为催化剂和催化剂载体都有良好的催化性能，表现出较高的除碳烟和氮氧化物的催化活性。目前，钴铝氧化物的制备方法主要有固相法、共沉淀法、水热法和溶胶凝胶法。cn103943850a公开了一种采用低热固相反应制备锂镍钴铝氧化物材料的方法；cn105098171a公开了锂离子动力电池用钴铝氧化物的制备方法，是采用共沉淀法的制备方法；cn107170588a公开了一种碳氮掺杂钴铝氧化物复合材料及其制备方法，介绍了以硝酸钴、硝酸铝和尿素为原料，用水热法合成钴铝氢氧化物，然后在管式炉中进行高温煅烧得到碳氮掺杂钴铝氧化物。用上述现有技术制得的钴铝氧化物均存在产品为不规则状颗粒，颗粒团聚现象严重，制备工艺繁琐，所需能耗高，生产成本高的缺陷。
海泡石是一种富镁硅酸盐粘土矿物，其理论化学式为mg8si12o30(oh)4(oh2)4·8h2o，其结构由两层硅氧四面体中间夹一层镁氧八面体组成，具有链状和层状过渡型结构、具有大的比表面积和具有独特的孔结构，还具有较强的吸附性和热稳定性，因而可用作催化剂的载体。海泡石作为催化剂的载体可以增大负载物的分散性与均匀性，因此，目前海泡石在催化剂的负载领域作为载体的研究成为热点。现有技术中制备海泡石基金属氧化物复合材料的方法主要有化学沉淀法、浸渍法和水热法。cn107344093a公开了一种多通道结构强吸附性能的海泡石/tio2复合材料及其制备方法，采用以氨水为沉淀剂的共沉淀法，存在负载于海泡石纤维上的tio2纳米颗粒在高温煅烧过程中会产生团聚现象的缺陷；cn106040278a公开了一种氮掺杂的酸活化海泡石负载pd-ni双金属催化剂的制备方法及应用，是以掺氮的酸化海泡石为载体，将镍盐和钯盐浸渍负载到海泡石载体上，得到pd-ni双金属催化剂，其存在在浸渍过程中活性组分易发生迁移，催化效果减弱的缺陷；cn106076422a公开了一种海泡石负载卟啉敏化bi2wo6可见光催化剂的制备方法，采用水热法制备出海泡石负载卟啉敏化bi2wo6可见光催化剂，该方法需要水热反应48h，存在制备周期长和成本高的缺陷。针对上述现有技术制备海泡石基金属氧化物复合材料的方法中存在的不足和缺陷，创新海泡石基金属氧化物复合材料的制备方法对这类复合材料的研发和应用显得尤为重要。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题是：提供海泡石纳米纤维负载钴铝复合氧化物的制备方法，是利用微波水热法一步制备海泡石纳米纤维负载钴铝复合氧化物的复合材料，既克服了现有技术制得的钴铝氧化物均存在产品为不规则状颗粒，团聚现象严重，制备工艺繁琐，所需能耗高，生产成本高的缺陷，又克服了现有技术制备海泡石基金属氧化物复合材料的方法中存在的制备周期长和成本高的缺陷。
本发明解决该技术问题所采用的技术方案是：海泡石纳米纤维负载钴铝复合氧化物的制备方法，是利用微波水热法一步制备海泡石纳米纤维负载钴铝复合氧化物的复合材料，具体步骤如下：
第一步，配制溶液a：
称取所需用量的可溶性钴盐和可溶性铝盐溶于去离子水中，使co离子的浓度为0.1mol/l～0.5mol/l，co离子与al离子的摩尔比为1～4∶2，恒温30～60℃下搅拌0.5～3h，配制得到溶液a；
第二步，配制悬浮液b：
取海泡石纳米纤维分散于去离子水中，使海泡石纳米纤维、去离子水和上述第一步中所用的可溶性钴盐和可溶性铝盐三者之间的质量比为1∶10∶10～15，恒温30～60℃下搅拌0.5～3h，配制得到悬浮液b；
第三步，配制混合液c：
将上述第一步配制得到的溶液a和上述第二步配制得到的悬浮液b混合搅拌，然后调节混合液的ph＝9～13，恒温60～90℃下搅拌0.5～3h，配制得到混合液c；
第四步，配制前躯体混合液：
将有机物加入上述第三步配制得到的混合液c中，所加有机物的体积量为混合液c的体积的3％～15％，恒温30～60℃下搅拌0.5～3h，配制得到前躯体混合液；
第五步，微波水热法反应：
将上述第四步配制得到的前躯体混合液置于水热釜中，控制该水热釜的填充度为50％～70％，然后将水热釜放入微波水热设备中，温度设定为190～250℃，压力为3～4mpa，反应时间为2～5h，反应结束后自然冷却至室温，至此完成微波水热法反应；
第六步，后处理，制得海泡石纳米纤维负载钴铝复合氧化物的复合材料：
在完成上述第五步的微波水热法反应后，打开水热釜，取出产物，用去离子水抽滤洗涤至中性，再用无水乙醇洗涤，置于干燥箱中在60～90℃下干燥6～24h，研磨至粉末状，完成后处理，由此制得海泡石纳米纤维负载钴铝复合氧化物的复合材料。
上述海泡石纳米纤维负载钴铝复合氧化物的制备方法，所述可溶性钴盐为硝酸钴、硫酸钴或氯化钴。
上述海泡石纳米纤维负载钴铝复合氧化物的制备方法，所述可溶性铝盐为硝酸铝、醋酸铝或氯化铝。
上述海泡石纳米纤维负载钴铝复合氧化物的制备方法，所述有机物为乙二醇、三乙醇胺或十二烷基苯磺酸钠。
上述海泡石纳米纤维负载钴铝复合氧化物的制备方法，所述微波水热设备为多用途微波化学合成仪、微波水热反应仪或微波水热平行合成仪。
上述海泡石纳米纤维负载钴铝复合氧化物的制备方法，所述填充度为填充物占水热釜的体积百分比。
上述海泡石纳米纤维负载钴铝复合氧化物的制备方法，所述原料海泡石纳米纤维是按照cn200910070297.8公开的方法所制备，其他原料均通过商购获得，所涉及的设备为本领域公知的，所涉及的工艺操作方法是本领域技术人员能够掌握的。
本发明的有益效果是：与现有技术相比，本发明具有如下突出的实质性特点和显著进步：
(1)如上所述由于海泡石的结构由两层硅氧四面体中间夹一层镁氧八面体组成，具有链状和层状过渡型结构、具有大的比表面积和具有独特的孔结构，还具有较强的吸附性和热稳定性，因而海泡石作为催化剂的载体可以增大负载物的分散性与均匀性，本发明通过将海泡石纳米纤维与钴铝复合氧化物进行复合，提高了钴铝复合氧化物的分散性、尺寸均匀性和催化性能，因而克服了现有技术制得的钴铝氧化物均存在产品为不规则状颗粒，颗粒分散性差、团聚现象严重，产品性能得不到充分发挥的缺陷。
(2)本发明的海泡石纳米纤维负载钴铝复合氧化物与现有技术cn107170588a的碳氮掺杂钴铝氧化物复合材料本质不同。cn107170588a的碳氮掺杂钴铝氧化物，其本质上应该是一种化合物而非复合氧化物材料。同时，cn107170588a的缺陷在于，所得材料会由于团聚等因素影响其性能的充分发挥。本发明通过在微波水热的过程中引入海泡石纳米纤维，有效地调控了钴铝复合氧化物的形貌，并解决了因团聚影响其性能的缺陷。
(3)本发明采用微波水热法一步制备海泡石纳米纤维负载钴铝复合氧化物的复合材料，该制备方法操作简单，制备周期短。
(4)本发明通过添加有机物调控复合材料的形貌，所得复合材料的粒度小、纯度高、分散性好。
(5)本发明克服了一些现有技术，例如cn107344093a在高温煅烧过程中会产生严重团聚及烧结的现象。
具体实施方式
实施例1
第一步，配制溶液a：
称取所需用量的硝酸钴和硝酸铝溶于去离子水中，使co离子的浓度为0.1mol/l，co离子与al离子的摩尔比为1∶2，恒温30℃下搅拌0.5h，配制得到溶液a；
第二步，配制悬浮液b：
取海泡石纳米纤维分散于去离子水中，使海泡石纳米纤维、去离子水和上述第一步中所用的硝酸钴和硝酸铝三者之间的质量比为1∶10∶10，恒温30℃下搅拌0.5h，配制得到悬浮液b；
第三步，配制混合液c：
将上述第一步配制得到的溶液a和上述第二步配制得到的悬浮液b混合搅拌，然后调节混合液的ph＝9，恒温60℃下搅拌0.5h，配制得到混合液c；
第四步，配制前躯体混合液：
将乙二醇加入上述第三步配制得到的混合液c中，所加乙二醇的体积量为混合液c的体积的3％，恒温30℃下搅拌0.5h，配制得到前躯体混合液；
第五步，微波水热法反应：
将上述第四步配制得到的前躯体混合液置于水热釜中，控制该水热釜的填充度为50％，然后将水热釜放入多用途微波化学合成仪中，温度设定为190℃，压力为3mpa，反应时间为2h，反应结束后自然冷却至室温，至此完成微波水热法反应；
第六步，后处理，制得海泡石纳米纤维负载钴铝复合氧化物的复合材料：
在完成上述第五步的微波水热法反应后，打开水热釜，取出产物，用去离子水抽滤洗涤至中性，再用无水乙醇洗涤，置于干燥箱中在60℃下干燥6h，研磨至粉末状，完成后处理，由此制得海泡石纳米纤维负载钴铝复合氧化物的复合材料。
实施例2
第一步，配制溶液a：
称取所需用量的硫酸钴和醋酸铝溶于去离子水中，使co离子的浓度为0.3mol/l，co离子与al离子的摩尔比为2∶2，恒温45℃下搅拌1.5h，配制得到溶液a；
第二步，配制悬浮液b：
取海泡石纳米纤维分散于去离子水中，使海泡石纳米纤维、去离子水和上述第一步中所用的硫酸钴和醋酸铝三者之间的质量比为1∶10∶12，恒温45℃下搅拌1.5h，配制得到悬浮液b；
第三步，配制混合液c：
将上述第一步配制得到的溶液a和上述第二步配制得到的悬浮液b混合搅拌，然后调节混合液的ph＝11，恒温75℃下搅拌1.5h，配制得到混合液c；
第四步，配制前躯体混合液：
将三乙醇胺加入上述第三步配制得到的混合液c中，所加有机物的体积量为混合液c的体积的9％，恒温45℃下搅拌1.5h，配制得到前躯体混合液；
第五步，微波水热法反应：
将上述第四步配制得到的前躯体混合液置于水热釜中，控制该水热釜的填充度为60％，然后将水热釜放入微波水热反应仪中，温度设定为220℃，压力为3.5mpa，反应时间为4h，反应结束后自然冷却至室温，至此完成微波水热法反应；
第六步，后处理，制得海泡石纳米纤维负载钴铝复合氧化物的复合材料：
在完成上述第五步的微波水热法反应后，打开水热釜，取出产物，用去离子水抽滤洗涤至中性，再用无水乙醇洗涤，置于干燥箱中在75℃下干燥15h，研磨至粉末状，完成后处理，由此制得海泡石纳米纤维负载钴铝复合氧化物的复合材料。
实施例3
第一步，配制溶液a：
称取所需用量的氯化钴和氯化铝溶于去离子水中，使co离子的浓度为0.5mol/l，co离子与al离子的摩尔比为4∶2，恒温60℃下搅拌3h，配制得到溶液a；
第二步，配制悬浮液b：
取海泡石纳米纤维分散于去离子水中，使海泡石纳米纤维、去离子水和上述第一步中所用的氯化钴和氯化铝盐三者之间的质量比为1∶10∶15，恒温60℃下搅拌3h，配制得到悬浮液b；
第三步，配制混合液c：
将上述第一步配制得到的溶液a和上述第二步配制得到的悬浮液b混合搅拌，然后调节混合液的ph＝13，恒温90℃下搅拌3h，配制得到混合液c；
第四步，配制前躯体混合液：
将十二烷基苯磺酸钠加入上述第三步配制得到的混合液c中，所加有机物的体积量为混合液c的体积的15％，恒温60℃下搅拌3h，配制得到前躯体混合液；
第五步，微波水热法反应：
将上述第四步配制得到的前躯体混合液置于水热釜中，控制该水热釜的填充度为70％，然后将水热釜放入微波水热平行合成仪中，温度设定为250℃，压力为4mpa，反应时间为5h，反应结束后自然冷却至室温，至此完成微波水热法反应；
第六步，后处理，制得海泡石纳米纤维负载钴铝复合氧化物的复合材料：
在完成上述第五步的微波水热法反应后，打开水热釜，取出产物，用去离子水抽滤洗涤至中性，再用无水乙醇洗涤，置于干燥箱中在90℃下干燥24h，研磨至粉末状，完成后处理，由此制得海泡石纳米纤维负载钴铝复合氧化物的复合材料。
上述实施例中，所述填充度为填充物占水热釜的体积百分比，所述原料海泡石纳米纤维是按照cn200910070297.8公开的方法所制备，其他原料均通过商购获得，所涉及的设备为本领域公知的，所涉及的工艺操作方法是本领域技术人员能够掌握的。