[發明專利]一種使用雙咪唑離子液體合成介孔氧化鋁的方法

無效

• 申請號: 201110052294.9
• 申請日: 2011-03-04
• 公開（公告）號: CN102167373A
• 公開（公告）日: 2011-08-31
• 發明（設計）人: 田丹碧;楊孝榮;劉會祥;陳禹;唐雪梅;徐娟
• 申請（專利權）人: 南京工業大學
• 主分類號: C01F7/02
• 分類號: C01F7/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于介孔材料領域，具體涉及一種利用雙咪唑離子液體作為模板劑，合成工業用途廣泛的介孔氧化鋁的方法。

背景技術

介孔材料是孔徑介于2nm～50nm的一類多孔材料。1992年美國Mobil公司Kresge等首次運用納米合成技術成功制備出介孔SiO₂分子篩(MCM-41)，開辟了一個合成多孔材料的新領域。介孔氧化鋁作為催化劑和催化劑載體在工業上有著廣泛的用途，其具有的高比表面積、孔徑在2-50nm范圍內可調，且孔徑分布窄、結構規則有序等優點，有望在石油大分子的催化裂化、石化過程中的吸附分離等方面取得大的進展。

離子液體又稱室溫離子液體，是指在室溫或接近室溫下(＜100℃)完全由陰、陽離子構成的液體物質，其中陽離子常為體積較大的有機陽離子，主要包括咪唑類、吡啶類、烷基銨鹽、烷基磷酸鹽。陰離子的種類比較多，但多為無機陰離子。由于離子液體完全由離子構成，這獨特的結構特性，賦予了離子液體獨特的物理化學性質。離子液體的蒸氣壓極低、不揮發，可避免因揮發而產生的環境污染問題，反應可以在敞口瓶中進行；對大多數無機物、有機物和高分子材料來說，離子液體是一種優良的溶劑，并且易與其他物質分離，可以循環利用；其熱穩定性和化學穩定性好，具有很廣的液態范圍(從-96℃到高達300-400℃)，在這些溫度下都可以作為液體使用；電導率高，電勢窗大，有很高的離子傳導率和極化率；離子液體還具有優良的可設計性，可以通過對陰陽離子的調變，可以改變離子液體的性質，從而獲得具有特殊功能的離子液體。離子液體這些獨特的性質，使其在材料合成應用中展現出廣闊的前景。

傳統的介孔氧化鋁合成中用到的模板劑大多為具有揮發性且有毒的有機溶劑，離子液體作為一種新型綠色溶劑，由于其具有的特殊物理和化學性質，可以滿足材料合成的要求，在提倡綠色環保的今天，正迅速成為材料合成領域的研究熱點之一。

我們在前期單咪唑離子液體作為模板劑的研究基礎上，采用已優化的合成條件，以雙咪唑離子液體1，2-二(1-甲基咪唑)溴化乙烷([bmim]₂Br₂)作為模板劑合成介孔氧化鋁，研究了模板劑上咪唑環的增加對介孔氧化鋁結構的影響。結果表明，以雙咪唑環離子液體為模板所合成的介孔氧化鋁具有更為規則有序的介孔、窄的孔徑分布和更好的熱穩定性。

發明內容

本發明的目的是提供一種綠色環保的合成孔道有序的介孔氧化鋁的方法。此方法使用雙咪唑離子液體作為模板劑，通過溶膠-凝膠方法，在無機物與有機物之間的界面引導作用下，自組裝成孔徑在2-50nm之間，孔徑分布窄、孔道規則有序且熱穩定性好的介孔氧化鋁。

本發明的目的可以通過以下措施達到：

一種綠色環保的合成孔道有序的介孔氧化鋁的方法，包括如下步驟：

將N-甲基咪唑和1，2-二溴乙烷在90℃下攪拌回流反應24h。反應結束后除去溶劑，冷卻到室溫，析出大量白色固體；用乙酸乙酯洗滌產物，除去未反應完的原料，真空干燥后，得到白色粉末狀固體，即雙咪唑離子液體1，2-二(1-甲基咪唑)溴化乙烷。將適量離子液體模板劑加入到60mL異丙醇溶液中，60℃水浴攪拌10min后，加入適量研磨成粉末的異丙醇鋁，再向反應體系中滴加HBr溶液調節反應體系pH值。繼續攪拌4h后，得到膠體產物，于60℃下靜置熟化24h。然后在常壓110℃下進一步熟化48h。最后把制得的產物分別在550和800℃下程序升溫煅燒5h。

附圖說明

圖1為離子液體1，2-二(1-甲基咪唑)溴化乙烷的¹H-NMR；

圖2為離子液體1，2-二(1-甲基咪唑)溴化乙烷的紅外光譜圖；

圖3為介孔氧化鋁的X-射線晶體衍射分析；

圖4為介孔氧化鋁的透射電子顯微鏡分析：(a)未煅燒的樣品；(b，c)分別煅燒到550℃和800℃后的樣品；(d)未加離子液體煅燒到800℃后的樣品

圖5為介孔氧化鋁的N₂吸附/脫附分析；

圖6為介孔氧化鋁的熱重分析。

具體實施方式

(1)1，2-二(1-甲基咪唑)溴化乙烷的合成與表征