納米介孔氧化鋁的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明涉及納米材料的制備方法。更具體地說(shuō)，本發(fā)明涉及一種納米介孔氧化招的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]納米顆粒具有的獨(dú)特性質(zhì)使其在催化劑、功能材料、復(fù)合材料、光學(xué)材料及陶瓷材料等方面有著廣闊的現(xiàn)實(shí)與潛在的應(yīng)用前景。例如，納米顆粒具有高的比表面積和高的表面活性，將其用于催化材料有顯著的催化效率。
[0003]氧化鋁，特別是γ-Α1203，具有合適的比表面積，孔容和孔徑分布，良好的機(jī)械強(qiáng)度和熱穩(wěn)定性，作為催化劑、載體和吸附劑廣泛應(yīng)用于化工行業(yè)。氧化鋁的制備通常采用酸堿中和生成擬薄水鋁石，再通過(guò)焙燒形成氧化鋁。根據(jù)原料可以分為以下幾類:(1)酸沉淀法，即鋁鹽和堿的中和反應(yīng)，采用的鋁鹽有氯化鋁、硝酸鋁和硫酸鋁等，堿有氨水、氫氧化鈉和氫氧化鉀等；(2)堿沉淀法，即鋁酸鹽和酸的中和反應(yīng)，所用的鋁鹽主要是偏鋁酸鈉和偏鋁酸鉀，所用的酸有硝酸、硫酸、鹽酸和二氧化碳等；(3)鋁鹽和鋁酸鹽的復(fù)分解中和反應(yīng)。
[0004]鑒于以上，亟待有一種在沒(méi)有模板劑的情況下，制備出比表面積高的納米介孔的氧化鋁。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明針對(duì)上述問(wèn)題，提供了一種納米介孔氧化鋁的制備方法，該制備方法工藝過(guò)程簡(jiǎn)單，環(huán)境友好，且制備的氧化鋁的比表面積高且粒徑為納米介孔。
[0006]為此，本發(fā)明提供了一種納米介孔氧化鋁的制備方法，包括以下步驟:
[0007]步驟一、將干燥的紅石榴花加入到體積百分比為80%的乙醇中進(jìn)行加熱回流，得到醇提取物;將所述醇提取物依次用石油醚、氯仿、乙酸乙酯和正丁醇進(jìn)行萃取，得到萃取部分和水層部分;將所述水層部分經(jīng)分子篩吸附后，用體積百分比為100 %的甲醇對(duì)吸附液進(jìn)行洗脫，收集洗脫液，將所述洗脫液加入到活性炭中進(jìn)行脫色，獲得紅石榴提取液；
[0008]步驟二、稱取一定量的硫酸鋁，將其溶于所述紅石榴提取液中，配成濃度為0.3?0.6mol/L的硫酸鋁溶液；
[0009]步驟三、在1000?3000r/min的攪拌速度和30?40°C的溫度下，將濃度為1?3mol/L的氫氧化銨緩慢的滴加到200mL所述硫酸鋁溶液中，至pH值為8.0?9.5，得到鋁溶膠；
[0010]步驟四、將所述鋁溶膠轉(zhuǎn)移至反應(yīng)釜中，對(duì)所述反應(yīng)釜進(jìn)行梯度溫度的老化處理，得氧化鋁凝膠，其中，所述梯度溫度的老化處理具體分為三個(gè)溫度階段；
[0011]步驟五、將所述氧化鋁凝膠冷卻至室溫后進(jìn)行過(guò)濾洗滌，將過(guò)濾洗滌后的氧化鋁凝膠置于60?80°C的烘箱中進(jìn)行烘干，將烘干后的氧化鋁凝膠在400?1200°C下焙燒2.5?3.5h，即得到納米介孔氧化鋁。
[0012]優(yōu)選的是，其中，所述步驟四中，所述梯度溫度的老化處理具體為:
[0013]第一溫度階段:溫度為30?50°C，攪拌速度為300?500r/min，升溫速率為3?6°C/min，老化時(shí)間為5?lOh;
[0014]第二溫度階段:溫度為50?70°C，攪拌速度為200?300r/min，升溫速率為2?4°C/min，老化時(shí)間為4?8h ；
[0015]第三溫度階段:溫度為70?90°C，攪拌速度為0?50r/min，升溫速率為1?3°C/min，老化時(shí)間為3?5h。
[0016]優(yōu)選的是，其中，所述步驟五中，所述過(guò)濾洗滌具體為:
[0017]將去離子水加熱到40?60°C，得到加熱后去離子水；用所述加熱后去離子水對(duì)所述前驅(qū)體進(jìn)行多次過(guò)濾，以除去硫酸根離子，最后用乙醚進(jìn)行過(guò)濾洗滌。
[0018]優(yōu)選的是，其中，所述步驟一中，將干燥的5?10g紅石榴花加入到體積為150?200mL、體積百分比為80%的乙醇中進(jìn)行加熱回流，得到醇提取物。
[0019]優(yōu)選的是，其中，所述步驟一中，所述石油醚、氯仿、乙酸乙酯和正丁醇的體積比為1?3:1?6:1?5:1?20
[0020]優(yōu)選的是，其中，所述步驟三中，pH值為9.0。
[0021]優(yōu)選的是，其中，所述步驟四中，所述梯度溫度的老化處理具體為:
[0022]第一溫度階段:溫度為40°C，攪拌速度為400r/min，升溫速率為5°C/min，老化時(shí)間為7h;
[0023]第二溫度階段:溫度為60°C，攪拌速度為230r/min，升溫速率為3°C/min，老化時(shí)間為5h;
[0024]第三溫度階段:溫度為80°C，攪拌速度為Or/min，升溫速率為2°C/min，老化時(shí)間為4h0
[0025]優(yōu)選的是，其中，所述步驟二中，硫酸鋁的濃度為0.5mol/L。
[0026]優(yōu)選的是，其中，所述步驟五中，所述烘干溫度為65°C。
[0027]本發(fā)明至少包括以下有益效果:
[0028]1、本發(fā)明提供了一種納米介孔氧化鋁的制備方法，該方法制備工藝簡(jiǎn)單，環(huán)境友好，且制備的氧化鋁的比表面積高，吸附效果好，孔徑大小為3?4nm。
[0029]2、本發(fā)明在制備納米介孔氧化鋁的過(guò)程中使用了梯度溫度老化的處理工藝，由于晶體的生成需要經(jīng)歷晶核的形成、生長(zhǎng)及長(zhǎng)大的過(guò)程，這些過(guò)程需要的溫度不同，本發(fā)明提供的溫度利于晶體的形成。
[0030]3、本發(fā)明使用了紅石榴花提取液，紅石榴花提取液中含有的負(fù)電性基團(tuán)，三價(jià)鋁離子Al3+很容易通過(guò)配位與這些負(fù)電性基團(tuán)絡(luò)合。加入堿液后，絡(luò)合的鋁離子緩釋為氫氧化鋁并與有機(jī)官能團(tuán)相互作用。經(jīng)一定的熱處理，氧化鋁前驅(qū)體脫水轉(zhuǎn)化為納米介孔氧化鋁，同時(shí)氧化鋁表面殘余少量基團(tuán)，因此會(huì)在吸附重金屬的過(guò)程中能夠表現(xiàn)出良好的吸附性能，且紅石榴花提取液的存在也利于生成介孔的氧化鋁。
[0031]本發(fā)明的其它優(yōu)點(diǎn)、目標(biāo)和特征將部分通過(guò)下面的說(shuō)明體現(xiàn)，部分還將通過(guò)對(duì)本發(fā)明的研究和實(shí)踐而為本領(lǐng)域的技術(shù)人員所理解。
【具體實(shí)施方式】
[0032]下面對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明，以令本領(lǐng)域技術(shù)人員參照說(shuō)明書文字能夠據(jù)以實(shí)施。
[0033]〈實(shí)施例1>
[0034]本發(fā)明提供了一種納米介孔氧化鋁的制備方法，包括以下步驟:
[0035]步驟一、將干燥的5g紅石榴花加入到體積為150mL、體積百分比為80%的乙醇中進(jìn)行加熱回流，得到醇提取物;將所述醇提取物依次用石油醚、氯仿、乙酸乙酯和正丁醇進(jìn)行萃取，得到萃取部分和水層部分;所述石油醚、氯仿、乙酸乙酯和正丁醇的體積比為1:3: 2:1;將所述水層部分經(jīng)分子篩吸附后，用體積百分比為100 %的甲醇對(duì)吸附液進(jìn)行洗脫，收集洗脫液，將所述洗脫液加入到活性炭中進(jìn)行脫色，獲得紅石榴提取液；
[0036]步驟二、稱取一定量的硫酸鋁，將其溶于所述紅石榴提取液中，配成濃度為0.3mol/L的硫酸鋁溶液；
[0037]步驟三、在1000r/min的攪拌速度和30°C的溫度下，將濃度為lmol/L的氫氧化銨緩慢的滴加到200mL所述硫酸鋁溶液中，至pH值為8.0，得到鋁溶膠；
[0038]步驟四、將所述鋁溶膠轉(zhuǎn)移至反應(yīng)釜中，對(duì)所述反應(yīng)釜進(jìn)行梯度溫度的老化處理，得氧化鋁凝膠，其中，所述梯度溫度的老化處理具體分為三個(gè)溫度階段;老化處理具體為:
[0039]第一溫度階段:溫度為30°C，攪拌速度為300r/min，升溫速率為6°C/min，老化時(shí)間為 10h;
[0040]第二溫度階段:溫度為50°C，攪拌速度為200r/min，升溫速率為4°C/min，老化時(shí)間為8h;
[0041 ] 第三溫度階段:溫度為80°C，攪拌速度為50r/min，升溫速率為1?3°C/min，老化時(shí)間為5h;
[0042]步驟五、將所述氧化鋁凝膠冷卻至室溫后進(jìn)行過(guò)濾洗滌，將過(guò)濾洗滌后的氧化鋁凝膠置于60°C的烘箱中進(jìn)行烘干，將烘干后的氧化鋁凝膠在1200°C下焙燒2.5h，即得到納米介孔氧化鋁。
[0043]其中，所述過(guò)濾洗滌具體為:
[0044]將去離子水加熱到40°C，得到加熱后去離子水；用所述加熱后去離子水對(duì)所述前驅(qū)體進(jìn)行多次過(guò)濾，以除去硫酸根離子，最后用乙醚進(jìn)行過(guò)濾洗滌。
[0045]該納米介孔氧化鋁的比表面積為100m2/g，孔徑為3.5nm，且對(duì)重金屬鉻離子(濃度為lmg/L)的吸附量為100mg/g。
[0046]〈實(shí)施例2>
[0047]本發(fā)明提供了一種納米介孔氧化鋁的制備方法，包括以下步驟:
[0048]步驟一、將干燥的8g紅石榴花加入到體積為200mL、體積百分比為80 %的乙醇中進(jìn)行加熱回流，得到醇提取物;將所述醇提取物依次用石油醚、氯仿、乙酸乙酯和正丁醇進(jìn)行萃取，得到萃取部分和水層部分;將所述水層部分經(jīng)分子篩吸附后，用體積百分比為1