[發明專利]一種纖維狀薄水鋁石的制備方法

無效

• 申請號: 201110051181.7
• 申請日: 2011-03-03
• 公開（公告）號: CN102653410A
• 公開（公告）日: 2012-09-05
• 發明（設計）人: 彭伶俐;王騫;宋家慶;劉其武;陳亨;王曉化;霍志萍;龐新梅;徐向宇;閻立軍
• 申請（專利權）人: 中國石油天然氣股份有限公司;北京化工大學
• 主分類號: C01F7/02
• 分類號: C01F7/02
• 代理公司: 北京市中實友知識產權代理有限責任公司 11013
• 代理人: 謝小延

技術領域

本發明涉及一種纖維狀薄水鋁石的制備方法。具體地，本發明涉及以硫酸鋁和偏鋁酸鈉為原料制備直徑為6～15納米纖維狀薄水鋁石的方法。

技術背景

薄水鋁石(boehmite)，也稱為一水軟鋁石，為氧化鋁的水合物。薄水鋁石有多種形貌，包括片狀、纖維狀和球形。納米纖維狀薄水鋁石具有比表面積大、孔體積大的特點，可以用于催化劑和吸附劑的載體。

Bugosh在美國專利U.S.Pat.No.2,915,475中，描述了一個制備纖維狀薄水鋁石方法，通過在高溫下水解堿性的氯化鋁和堿性的硝酸鋁得到。所用堿性的氯化鋁和堿性的硝酸鋁以氯化鋁或硝酸鋁與金屬鋁反應制得，原料成本高。

竹村一樹等人在中國專利CN101117231A中提供了在鎂離子、錳離子存在下三水鋁石水熱轉化為比表面積20～80m²/g的纖維狀薄水鋁石的制備方法。該方法制備的纖維狀薄水鋁石呈纖維直徑16～67納米。

最近幾年采用表面活性劑輔助合成方法來制備一維薄水鋁石得到廣泛發展。Kuang等(J.Mater.Chem.2003，13，660-662)在CTAB表面活性劑條件下在120℃下水熱合成出薄水鋁石納米管，得到的納米管長約30-70nm，內徑3-4nm，外徑5-6nm。Zhu等(Chem.Mater.2002，14，2086-2093)報道了薄水鋁石納米纖維的生長，在低溫100℃下將PEO表面活性劑與鋁水化合物混合水熱處理得到纖維狀薄水鋁石，得到的纖維狀薄水鋁石3-4nm厚，30-60nm長。

但是，采用表面活性劑輔助方法合成一維薄水鋁石存在很大缺點，一是成本高，二是從薄水鋁石相中出去表面活性劑是很困難的，這必然導致不論薄水鋁石產物中雜質的存在。

發明內容

本發明的目的是提供一種以偏鋁酸鈉和硫酸鋁為初始原料，沒有表面活性劑存在條件下，水熱合成直徑為6～15納米纖維狀薄水鋁石的方法。

本發明制備的薄水鋁石具有高純度，形貌是纖維狀的，纖維直徑為6～15納米，孔體積不小于0.4ml/g。

本發明提供的纖維狀薄水鋁石是用偏鋁酸鈉和硫酸鋁作為原料，滴定得到的鋁水化合物的懸浮液在反應釜中反應得到。

本發明纖維狀薄水鋁石的制備方法是，先采用滴定法制備出形成薄水鋁石的中間產物-鋁水化合物，然后對得到的中間產物-鋁水化合物進行靜置水熱處理，最后冷卻，洗滌，干燥得到薄水鋁石，具體實施步驟包括以下：

1)稱取10g～30g偏鋁酸鈉固體，溶解在100ml去離子水中，形成偏鋁酸鈉溶液。

2)稱取十八水合硫酸鋁，加去離子水溶解，倒入到250mL容量瓶中，定容，制得濃度為0.1～0.4mol/L的硫酸鋁溶液。

3)將制得的偏鋁酸鈉溶液在磁力攪拌的條件下，逐滴加入到0.1～0.4mol/L的硫酸鋁溶液中，其中偏鋁酸鈉與硫酸鋁鋁摩爾比為2.5-10。

4)將最終的混合物攪拌10min以上，以獲得分散度較好的懸浮液。

5)獲得的懸浮液被轉移到高壓反應釜中，在160℃～250℃下處理5h～72h。

6)反應完成后將高壓釜溫度自然冷卻至室溫，得到的白色沉淀物用離心洗滌，在60～100℃下干燥得到薄水鋁石。

本方法所制得的薄水鋁石為纖維狀，纖維直徑6～15納米，孔體積大于0.4ml/g，該制備方法操作簡單，原料易得，易工業化；成本低，穩定性好和不污染環境。

具體實施方式

實施例中產物薄水鋁石的比表面積和孔體積用氮吸附法測定，鑒定產物并計算結晶度用XRD法測定，纖維狀寬度和長度的大小通過透射電鏡觀察得到。

實施例1

本實施例說明本發明提供的薄水鋁石的制備

精確稱取29.5g偏鋁酸鈉(德國Sigma-aldrich公司生產，Al₂O₃含量為50-56重量％，Na₂O含量為40-45％)，溶解于100ml去離子水中，配制成偏鋁酸鈉溶液A。稱取66.64g十八水合硫酸鋁(汕頭市西隴化工廠有限公司生產，分析純)，加去離子水溶解，倒入到250mL容量瓶中，定容，制得濃度為0.4mol/L的硫酸鋁溶液。將配制成的硫酸鋁溶液180mL轉入500mL三口燒瓶中，在室溫及攪拌條件下，將制得的偏鋁酸鈉溶液A以2毫升/分鐘的速度滴加到三口燒瓶中，當偏鋁酸鈉溶液A滴加完畢之后，白色懸浮液于室溫下快速攪拌2.5h，得到均勻的白色懸浮液。