[發(fā)明專利]階層多孔γ－氧化鋁及其制備方法和用途

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200610113015.4
• 申請(qǐng)日: 2006-09-07
• 公開（公告）號(hào): CN101139104A
• 公開（公告）日: 2008-03-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 賀軍輝;曹陽(yáng);李成章
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院理化技術(shù)研究所
• 主分類號(hào): C01F7/02
• 分類號(hào): C01F7/02;C01F7/30;B82B1/00;B82B3/00
• 代理公司: 上海智信專利代理有限公司
• 代理人: 李柏

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于納米材料制備技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種階層多孔γ-氧化鋁及其制備方法和用途。

背景技術(shù)

按照國(guó)際純粹和應(yīng)用化學(xué)聯(lián)合會(huì)(IUPAC)的定義，多孔材料可按其孔徑的大小分為三類：孔徑小于2nm的為微孔材料，孔徑在2～50nm之間的為介孔材料(介于微孔和大孔之間稱為介孔)，孔徑大于50nm的為大孔材料。

小孔意味著有大的比表面積，有利于催化劑的初活性和容納更多金屬；但不利于金屬和有機(jī)化合物向孔內(nèi)部擴(kuò)散，容易造成孔口堵塞。與此相反，具有較大孔的催化劑的初活性較低，但利于金屬和有機(jī)化合物向孔內(nèi)部擴(kuò)散，能保持較長(zhǎng)時(shí)間的活性(羅錫輝.關(guān)于工業(yè)加氫處理催化劑設(shè)計(jì)及制備問題的思考.石油學(xué)報(bào)，2005，21(4)：14～21)。如果使用階層大孔-介孔材料作為催化劑的載體，其大孔就是暢通無阻的輸運(yùn)通道，可以很方便地把大分子輸運(yùn)到活性位點(diǎn)，其介孔既可以成為金屬納米顆粒的固定位點(diǎn)，又可防止金屬納米顆粒的隨便遷移，保證金屬納米顆粒良好的分散性，進(jìn)而使催化劑較高的活性保持較長(zhǎng)時(shí)間(J.L.Blin，A.Léonard，Z.Y.Yuan，L.Gigot，A.Vantomme，A.K.Cheetham，B.L.Su，Angew.Chem.，Int.Ed.2003，42，2872～2875)。例如，Ternan等制備出了大孔氧化鋁(0.1～100微米)含量分別為0％、15％、20％、25％、30％的渣油裂解催化劑(M.Ternan，Energy?&Fuels，1998，12：239～247)。與油渣裂解的標(biāo)準(zhǔn)催化劑相比，用含大孔氧化鋁含量為15％的催化劑時(shí)，525攝氏度以上的油渣的轉(zhuǎn)化率較高，餾出物產(chǎn)率較高，總的加氫脫硫、加氫脫氮、加氫脫金屬的產(chǎn)物較多，微碳渣油的轉(zhuǎn)化率也較高。由此可見，階層多孔材料中不同孔徑分布的孔道不僅是渣油逐級(jí)裂解的場(chǎng)所，還是產(chǎn)物快速擴(kuò)散的優(yōu)良通道。

一般來說，多孔材料的孔徑都不是單一分布的，只是其中的一個(gè)分布占有絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，所以往往表現(xiàn)出單孔徑的性能。為了獲得多孔材料的多孔徑性能，目前，主要是利用由不同成孔模板疊加成的混合模板作為孔結(jié)構(gòu)導(dǎo)向劑，來制備出階層的多孔材料。例如，Holland等先后使用雙模板劑(PS球和長(zhǎng)鏈季銨鹽)合成了含有多種孔徑分布的有序大孔材料(B.T.Holland，L.Abrams，and?A.Stein，JOURNAL?OF?THE?AMERICAN?CHEMICAL?SOCIETY，121(1999)4308～4309)。Yang等使用微模具、膠態(tài)晶體和表面活性劑的三組分模板合成出了含有階層有序的孔材料(P.D.Yang，T.Deng，D.Y.Zhao，D.Y.Feng，D.Pine，B.F.Chmelka，G.M.Whitesides?and?G.D.Stucky，SCIENCE，282(1998)2244～2246)。近來，Kuang等用PS球、嵌段共聚物和“離子液晶”作模板合成出了具有三階層完全有序的多孔材料(D.Kuang，T.Brezesinski，B.Smarsly，JOURNAL?OF?THE?AMERICAN?CHEMICAL?SOCIETY，126(2004)10534～10535)。上述方法制備階層多孔γ-氧化鋁都需要借助成本較高的人工模板，并且制得的階層多孔γ-氧化鋁純度較低。而且，到迄今為止，尚未有人通過無機(jī)前驅(qū)體滲入植物模板的途徑來合成階層多孔γ-氧化鋁。因此，本發(fā)明選用廉價(jià)易得的葛根莖為原模板，經(jīng)酸浸泡后，得到了理想的無灰模板；無灰模板再經(jīng)過三氯化鋁溶液浸泡-氨氣熏浸-高溫煅燒，即生成階層多孔γ-氧化鋁，開發(fā)出一種低成本制備高純度的階層多孔γ-氧化鋁的新工藝。而且，本發(fā)明中，將鉑納米粒子原位負(fù)載在制得的階層多孔γ-氧化鋁上，經(jīng)過在不同溫度下的退火處理來考察鉑納米粒子的熱穩(wěn)定性，進(jìn)而檢驗(yàn)氧化鋁載體的熱穩(wěn)定性，結(jié)果表明制得的階層多孔γ-氧化鋁的孔結(jié)構(gòu)具有相當(dāng)高的熱穩(wěn)定性，經(jīng)高溫加熱后仍保持原有結(jié)構(gòu)，不易坍塌。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種純度高，且在高溫下具有很好熱穩(wěn)定性的階層多孔γ-氧化鋁。

本發(fā)明的再一目的是提供一種全新的階層多孔γ-氧化鋁的制備方法，該制備方法工藝簡(jiǎn)單、成本低。

本發(fā)明的還一目的是提供階層多孔γ-氧化鋁的用途。

本發(fā)明以廉價(jià)且極易取得的天然植物葛根的莖為模板，先用硝酸進(jìn)行前處理得到無灰的生物模板，再經(jīng)三氯化鋁溶液浸泡-氨氣熏浸-高溫焙燒，得到與葛根莖的孔道結(jié)構(gòu)相似的階層多孔γ-氧化鋁，也就是既有介孔，又有大孔。