[發(fā)明專利]基于交聯(lián)反應(yīng)的介孔氧化鋁制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010117060.3
• 申請日: 2010-03-03
• 公開（公告）號: CN101817543A
• 公開（公告）日: 2010-09-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 趙斌元;石悠;鄧國民;賴亦堅;唐建國;胡曉斌
• 申請（專利權(quán)）人: 上海交通大學(xué);豐度電氣（上海）有限公司
• 主分類號: C01F7/02
• 分類號: C01F7/02;B82B3/00
• 代理公司: 上海交達(dá)專利事務(wù)所 31201
• 代理人: 王錫麟;王桂忠

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及的是一種氧化鋁技術(shù)領(lǐng)域的制備方法，具體是一種基于交聯(lián)反應(yīng)的介孔氧化鋁 制備方法。

背景技術(shù)

氧化鋁是一種非常重要的工業(yè)原料，在催化領(lǐng)域有著廣泛應(yīng)用，常在石油提煉、汽車尾氣 排放等場合用作催化劑和催化劑載體。而介孔氧化鋁由于具有較高的比表面積、集中的孔徑分 布，可調(diào)的孔徑尺寸等優(yōu)點(diǎn)在工業(yè)催化、吸附等眾多領(lǐng)域都有著巨大的應(yīng)用潛力。

目前介孔氧化鋁的合成方法主要分為軟模板法和硬模板法。硬模板法指的是以具有介孔結(jié) 構(gòu)的固體(二氧化硅、碳等)為“硬模板”，向模板的孔中引入鋁源前驅(qū)體，通過其對模板孔 道的填充包裹從而復(fù)制模板結(jié)構(gòu)，然后除去固體模板，就能得到與母體模板結(jié)構(gòu)完全倒映的介 孔氧化鋁材料。然而，具有介孔結(jié)構(gòu)的固體通常需要預(yù)制，且預(yù)制過程通常較復(fù)雜，如 CN1807246中記載的一種有序中孔氧化鋁的制備方法。可見，硬模板法涉及的步驟較多，合成 周期長。相比之下，軟模板法是一種典型的一步合成過程，利用表面活性劑、聚合物、生物分 子等有機(jī)物分子形成的超分子作為“軟模板”來控制氧化鋁孔道的形成，通過這些模板與鋁源 前驅(qū)體在一定條件下自組裝形成有機(jī)無機(jī)復(fù)合介觀相，再經(jīng)由高溫?zé)崽幚砑捌渌锢砘瘜W(xué)方法 脫除有機(jī)模板劑，最終得到具有介孔孔道結(jié)構(gòu)的氧化鋁材料。其中，以表面活性劑為模板通過 溶膠-凝膠途徑合成介孔氧化鋁的方法可以合成出具有較高比表面積的介孔氧化鋁。但這種方 法目前仍主要以有毒、易燃、價格昂貴的鋁醇鹽為鋁源前驅(qū)體，并在醇相中進(jìn)行，反應(yīng)條件的 控制尤為苛刻(Adv.Funct.Mater.，2003，13，61；Chem.Commun.，2005，1986；J.Am.Chem. Soc.，2008，130，3465)。可見，合成方法的困難抑制了介孔氧化鋁在催化、吸附等其它領(lǐng)域內(nèi)的 工業(yè)化應(yīng)用。

經(jīng)過對現(xiàn)有技術(shù)的檢索發(fā)現(xiàn)，郝志顯等(物理化學(xué)學(xué)報，2007，23卷3期，289-294頁) 以水合硝酸鋁為前驅(qū)體，通過乙醇介質(zhì)中環(huán)氧丙烷的開環(huán)反應(yīng)促使形成了透明的塊狀氧化鋁凝 膠。凝膠在常壓下干燥并于700度焙燒后得到中孔無定型氧化鋁。這個方法采用硝酸鋁為原料， 降低了成本，但是該反應(yīng)是建立在環(huán)氧丙烷開環(huán)反應(yīng)的基礎(chǔ)上，因此必須在乙醇介質(zhì)和環(huán)氧丙 烷條件下進(jìn)行，屬于非水體系，這種制備方法對環(huán)境的壓力比較大。

綜上所述，現(xiàn)階段急需一種結(jié)構(gòu)導(dǎo)向劑的種類多，孔結(jié)構(gòu)的調(diào)控范圍更大，環(huán)保、安全的 制備方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，提供一種基于交聯(lián)反應(yīng)的介孔氧化鋁制備方法，通 過簡單步驟在室溫下合成多糖-鋁離子復(fù)合凝膠，成本低廉，制備體系更環(huán)保。

本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，在多糖電解質(zhì)溶液中加入多價金屬離子時，其主鏈上 的極性官能團(tuán)就會和金屬離子發(fā)生交聯(lián)最終形成凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。選用廉價的硝酸鋁化合物為鋁 源原料，以Al³⁺為交聯(lián)點(diǎn)，形成多糖類電解質(zhì)-鋁離子復(fù)合凝膠網(wǎng)絡(luò)。煅燒處理除去其中的有機(jī) 物，合成得到介孔氧化鋁。

本發(fā)明包括以下步驟：

第一步，稱取多糖類電解質(zhì)并充分溶解在純水中配制成多糖電解質(zhì)溶液，加入硝酸鋁溶液 或加入硝酸鋁溶液和氨水的混合液并攪拌均勻，得到復(fù)合溶膠；

所述的多糖類電解質(zhì)為羧甲基纖維素鈉或海藻酸鈉，具體為：羧甲基纖維素鈉125、羧甲 基纖維素鈉1000、羧甲基纖維素鈉1700、海藻酸鈉100、海藻酸鈉500或海藻酸鈉1000。

所述的混合液中氨水與硝酸鋁的用量為質(zhì)量比0∶1～1∶1，其中：硝酸鋁溶液的濃度為 10-20wt.％，氨水的濃度為25-28wt.％。

所述的多糖電解質(zhì)溶液中的多糖電解質(zhì)與硝酸鋁的質(zhì)量比為3∶1～1∶3。

第二步、將復(fù)合溶膠靜置24小時得到凝膠，繼續(xù)陳化24小時后，80℃恒溫烘干處理，粉 碎后然后在650℃下煅燒8小時制備得到白色介孔氧化鋁。

本發(fā)明屬于水性反應(yīng)體系，采用綠色高分子多糖電解質(zhì)作為主要原材料，采用價格低廉的 硝酸鋁作為鋁源，方法工藝簡單，容易控制，與傳統(tǒng)方法比較更方便更環(huán)保，是一種新穎的合 成介孔氧化鋁的方法。

具體實(shí)施方式

下面對本發(fā)明的實(shí)施例作詳細(xì)說明，本實(shí)施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進(jìn)行實(shí)施，給 出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施例。