專利名稱：一種動(dòng)態(tài)水熱法制備介孔γ-Al₂O₃的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于無機(jī)多孔材料制備領(lǐng)域，具體涉及一種動(dòng)態(tài)水熱法制備介孔Y -Al2O3 的方法。
背景技術(shù)：
無機(jī)介孔材料大的比表面積和規(guī)則的孔道結(jié)構(gòu)使其具有很高的活性和較大的吸附容量。介孔Y-Al2O3就是其中重要的一種材料。由于介孔Y-Al2O3具有比表面積大、孔徑大小均一及物理化學(xué)性能穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，而使其作為粘結(jié)劑廣泛應(yīng)用于催化劑載體領(lǐng)域。目前合成介孔氧化鋁的方法分為以下幾種沉淀法、溶膠-凝膠法和晶化法。沉淀法是在含鋁的金屬鹽類的水溶液中加入沉淀劑，以便生成水含氧化物、碳酸鹽的結(jié)晶或凝膠。但是，沉淀法反應(yīng)步驟多，實(shí)驗(yàn)條件難以控制。相較于沉淀法而言，溶膠-凝膠法合成介孔Y-Al2O3的工藝簡(jiǎn)單，產(chǎn)物的化學(xué)組分均勻性好，且產(chǎn)物粒度均勻且細(xì)小。但是溶膠-凝膠法在合成介孔Y-Al2O3方面也存在著不足之處，例如剔除模板劑時(shí)焙燒溫度過高、時(shí)間過長，產(chǎn)物結(jié)晶不完善，粒子之間易發(fā)生自團(tuán)聚等。晶化法是一種制備高質(zhì)量(結(jié)晶度較高、比表面積較大的)晶體的方法，但它與上述兩種方法一樣屬于一種靜態(tài)的制備方法，這種制備方法不利于反應(yīng)物質(zhì)之間充分的接觸并發(fā)生反應(yīng)，而且一般晶化法的反應(yīng)時(shí)間過長，一般需要24 72小時(shí)。并且，靜態(tài)的制備方法不適于大規(guī)模連續(xù)化生產(chǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
為解決現(xiàn)有制備介孔Y-Al2O3的方法所存在的技術(shù)問題，包括反應(yīng)步驟多，實(shí)驗(yàn)條件難以控制，產(chǎn)物結(jié)晶不完善，反應(yīng)時(shí)間過長，并且靜態(tài)反應(yīng)不利于反應(yīng)物質(zhì)之間的充分接觸，本發(fā)明提供一種動(dòng)態(tài)水熱法制備介孔Y-Al2O3的方法。一種動(dòng)態(tài)水熱法制備介孔Y -Al2O3的方法，本方法包括以下步驟在表面活性劑溶液中分別加入無機(jī)鋁鹽和沉淀劑將其均勻混合后，連續(xù)攪拌混合液并進(jìn)行動(dòng)態(tài)水熱處理，反應(yīng)結(jié)束后將所得產(chǎn)物洗滌焙燒，得到介孔Y-Al2O3 ；所述無機(jī)鋁鹽、沉淀劑和表面活性劑三者之間的質(zhì)量比的范圍是 I 1.4 0.0027 I : 1.4 : 0.4，優(yōu)選為 I : 1.4 : 0.0133;所述表面活性劑為十六烷基三甲基溴化銨、聚乙烯醇、吐溫80、三嵌段共聚物 P123或聚乙二醇，優(yōu)選為十六烷基三甲基溴化銨；所述的無機(jī)鋁鹽為硝酸鋁或氯化鋁，優(yōu)選為硝酸鋁；所述的沉淀劑為尿素或氨水,優(yōu)選為尿素。所述水熱處理的溫度條件為100°C 170°C。所述水熱處理的時(shí)間為3h 7h。有益效果
I、本發(fā)明所述方法是一種動(dòng)態(tài)的制備方法，在進(jìn)行水熱處理時(shí)同時(shí)對(duì)反應(yīng)物質(zhì)進(jìn)行攪拌，可以增加反應(yīng)物之間的接觸面積，有利于反應(yīng)的進(jìn)行，可使反應(yīng)更充分。2、本發(fā)明通過改變體系中鋁源與沉淀劑之間的含量可以簡(jiǎn)單的控制氧化鋁前軀體的形成。3、本發(fā)明采取新的方法對(duì)介孔氧化鋁的比表面積進(jìn)行控制(即通過表面活性劑的用量對(duì)表面積進(jìn)行了控制)，控制了孔徑的分布情況，使孔徑均一，通過改變實(shí)驗(yàn)中的反應(yīng)物的質(zhì)量配比、反應(yīng)溫度、反應(yīng)時(shí)間、焙燒溫度和時(shí)間就可以有效的控制介孔氧化鋁的形成。4、現(xiàn)有技術(shù)制備介孔Y-Al2O3所需時(shí)間長，以晶化法為例，反應(yīng)時(shí)間一般為72小時(shí)以上，而晶化時(shí)間可以縮短至24小時(shí)以內(nèi)。5、本發(fā)明使用的原料價(jià)格低廉，實(shí)驗(yàn)步驟簡(jiǎn)單，并且制備周期短，適于大規(guī)模連續(xù)
化生產(chǎn)。


圖I為反應(yīng)溫度為130°C、150°C、17(TC時(shí)的XRD圖譜；
圖2為由本發(fā)明所述方法制備的介孔Y-A1,:03的TEM透射電鏡圖3為由本發(fā)明所述方法制備的介孔Y-A1,,O3的TEM的電鏡衍射條紋圖
圖4為由本發(fā)明所述方法制備的介孔Y-A1,,O3的XRD圖譜；
圖5為由本發(fā)明所述方法制備的介孔Y-A1,A的N2-吸附脫附等溫線；
圖6為由本發(fā)明所述方法制備的介孔Y-Al2O3的孔徑分布圖7為加入不同表面活性劑時(shí)產(chǎn)生的XRD圖譜；
圖8為由本發(fā)明所述方法制備的介孔Y-A1,,O3的小角度XRD圖譜。
具體實(shí)施例方式具體實(shí)施方式
一結(jié)合圖I說明本實(shí)施方式。將溶有3. 75g硝酸鋁5. 25g尿素的水溶液分別加入到十六烷基三甲基溴化銨溶液 (十六烷基三甲基溴化銨的質(zhì)量O. Ig)中，其質(zhì)量比為硝酸鋁尿素十六烷基三甲基溴化銨=I : 1.4 : O. 027，30°C下連續(xù)攪拌lh，使其能夠均勻混合，然后將混合液轉(zhuǎn)入高壓釜中，并將釜內(nèi)加入蒸餾水，使其體積為整個(gè)釜內(nèi)膽體積的二分之一(整個(gè)內(nèi)膽的體積為 300mL);然后加熱至170°C并連續(xù)攪拌4h ;反應(yīng)結(jié)束后將反應(yīng)產(chǎn)物抽濾，并用蒸餾水洗滌至中性，100°C下烘干至恒重，在600°C下焙燒4h，得到Y(jié)-Al2O315對(duì)產(chǎn)物進(jìn)行XRD檢測(cè)，檢測(cè)條件應(yīng)用X-射線粉末衍射(XRD)完成對(duì)樣品的物相分析，CuKa輻射，管電壓40kV，管電流20mA，掃描角度10-80°，掃描速率4° /min。圖I中標(biāo)注為“170度”的曲線，即為本實(shí)施方式的XRD圖譜，此圖譜證明了，本實(shí)施方式制備出的產(chǎn)物為Y-Al2O3，特征衍射2 Θ角度為37. 4°、45. 3°、66. 2°。
具體實(shí)施方式
二 結(jié)合圖2、圖3說明本實(shí)施方式，將溶有3. 75g硝酸鋁和5. 25g尿素的水溶液分別加入到十六烷基三甲基溴化銨溶液(十六烷基三甲基溴化銨的質(zhì)量為O. 05g)中，其質(zhì)量比為硝酸鋁尿素十六烷基三甲基溴化銨=I : 1.4 : 0.0133，30°C下連續(xù)攪拌lh，使其能夠均勻混合，然后將混合液轉(zhuǎn)入高壓釜中，并將釜內(nèi)加入蒸餾水，使其體積為整個(gè)釜內(nèi)膽體積的二分之一(整個(gè)內(nèi)膽的體積為300mL);然后加熱至100°C并連續(xù)攪拌4h ;反應(yīng)結(jié)束后將反應(yīng)產(chǎn)物抽濾，并用蒸餾水洗滌至中性，100°C下烘干至恒重，分別在500、550°C下焙燒 4h，得到介孔Y-Al2O3的結(jié)果列于表1，表I為不同焙燒溫度的介孔氧化鋁的性能。表 I
權(quán)利要求
1.一種動(dòng)態(tài)水熱法制備介孔Y-Al2O3的方法，其特征在于，本方法包括以下步驟在表面活性劑溶液中分別加入無機(jī)鋁鹽和沉淀劑將其均勻混合后，連續(xù)攪拌混合液并進(jìn)行動(dòng)態(tài)水熱處理，反應(yīng)結(jié)束后將所得產(chǎn)物洗滌焙燒，得到介孔Y-Al2O3 ；所述無機(jī)鋁鹽、沉淀劑和表面活性劑三者之間的質(zhì)量比的范圍是 I 1.4 O. 0027 I : I. 4 O. 4 ；所述表面活性劑為十六烷基三甲基溴化銨、聚乙烯醇、吐溫80、三嵌段共聚物P123或聚乙二醇；所述的無機(jī)鋁鹽為硝酸鋁或氯化鋁；所述的沉淀劑為尿素或氨水。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種動(dòng)態(tài)水熱法制備介孔Y-Al2O3的方法，其特征在于，所述水熱處理的溫度條件為100°C 170°C。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種動(dòng)態(tài)水熱法制備介孔Y-Al2O3的方法，其特征在于，所述水熱處理的時(shí)間為3h 7h。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種動(dòng)態(tài)水熱法制備介孔Y-Al2O3的方法，其特征在于，所述表面活性劑為十六烷基三甲基溴化銨。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種動(dòng)態(tài)水熱法制備介孔Y-Al2O3的方法，其特征在于，所述的無機(jī)鋁鹽為硝酸鋁。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種動(dòng)態(tài)水熱法制備介孔Y-Al2O3的方法，其特征在于，所述的沉淀劑為尿素。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種動(dòng)態(tài)水熱法制備介孔Y-Al2O3的方法，其特征在于，所述無機(jī)鋁鹽、沉淀劑和表面活性劑三者之間的質(zhì)量比為1 : 1.4 : 0.0133。
全文摘要
一種動(dòng)態(tài)水熱法制備介孔γ-Al2O3的方法屬于無機(jī)多孔材料制備領(lǐng)域，為解決現(xiàn)有技術(shù)存在的問題如反應(yīng)步驟多，實(shí)驗(yàn)條件難以控制，產(chǎn)物結(jié)晶不完善，反應(yīng)時(shí)間過長，并且靜態(tài)反應(yīng)不利于反應(yīng)物質(zhì)之間的充分接觸。本發(fā)明的方法包括以下步驟在表面活性劑溶液中分別加入無機(jī)鋁鹽和沉淀劑將其均勻混合后，連續(xù)攪拌混合液并進(jìn)行水熱處理，反應(yīng)結(jié)束后將所得產(chǎn)物洗滌焙燒，得到介孔γ-Al2O3。本方法優(yōu)點(diǎn)可使反應(yīng)更充分，可以簡(jiǎn)單的控制氧化鋁前軀體的形成，可以有效的控制介孔氧化鋁的形成，晶化時(shí)間可以縮短至24小時(shí)以內(nèi)，制備周期短，適于大規(guī)模連續(xù)化生產(chǎn)。
文檔編號(hào)C01F7/30GK102583476SQ20121000535
公開日2012年7月18日 申請(qǐng)日期2012年1月10日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月10日
發(fā)明者趙彬, 趙振波 申請(qǐng)人:長春工業(yè)大學(xué)