[發(fā)明專利]利用原位水解模板法制備介孔氧化鋁的方法

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110341111.5
• 申請(qǐng)日: 2011-11-01
• 公開（公告）號(hào): CN102502741A
• 公開（公告）日: 2012-06-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孟慶華;戴潤;戴希燕;戴祖軍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 江蘇錦繡鋁業(yè)有限公司
• 主分類號(hào): C01F7/14
• 分類號(hào): C01F7/14
• 代理公司: 無錫市大為專利商標(biāo)事務(wù)所 32104
• 代理人: 殷紅梅

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種介孔氧化鋁的制備方法，尤其是一種利用原位水解模板法制備介孔氧化鋁的方法，屬于超分子化學(xué)和精細(xì)化工領(lǐng)域。

背景技術(shù)

氧化鋁因其較好的熱穩(wěn)定性，化學(xué)和機(jī)械穩(wěn)定性，在工業(yè)上作為吸附劑、催化劑載體被廣泛地應(yīng)用。傳統(tǒng)氧化鋁是通過沉淀的方法制得，其比表面積通常不大。通過對(duì)各種鋁的水化物進(jìn)行熱處理可以得到各種氧化鋁，但是這些材料的不足之處在于其較低的比表面積和較寬的孔徑分布。因此，合成具有較高比表面積，較均一的孔結(jié)構(gòu)的介孔氧化鋁以及增加其形態(tài)的多樣性成為人們努力的焦點(diǎn)。然而，介孔氧化鋁的合成，報(bào)道并不是很多。

模板法則是利用模板與無機(jī)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(mesophase)，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。

目前，模板劑包括兩大類物質(zhì)：一類為表面活性劑；另一類為糖類、羥基酸、聚乙二醇等含羥基有機(jī)化合物。基本制備過程是將無機(jī)鋁源加入到含有模板劑、酸或堿的混合溶液中，通過溶膠-凝膠工藝或水熱處理后再進(jìn)行過濾、洗滌、干燥、煅燒，最后得到介孔氧化鋁。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提供一種利用原位水解模板法制備介孔氧化鋁的方法，。

按照本發(fā)明提供的技術(shù)方案，一種利用原位水解模板法制備介孔氧化鋁的方法，特征是，包括以下工藝步驟：

(1)聚丙烯酰胺水解：將聚丙烯酰胺和偏鋁酸鈉溶解在水中得到混合溶液，進(jìn)行部分水解，水解溫度為1～99℃，水解時(shí)間為0.1～100小時(shí)；所述混合溶液中，鋁元素的含量為0.1～50克/升，聚丙烯酰胺和偏鋁酸鈉的重量比為0.01～100∶1；

(2)用pH值調(diào)節(jié)劑調(diào)節(jié)步驟(1)得到的溶液的pH值為6～8，生成沉淀；

(3)將步驟(2)得到的沉淀物在700～2000℃的溫度下處理0.1～100小時(shí)，得到所述的介孔氧化鋁。

所述聚丙烯酰胺的重均分子量為300～300000000。

步驟(1)中，所述部分水解的水解度為5～95％。

所述pH值調(diào)節(jié)劑為鹽酸、硫酸、硝酸、磷酸、碳酸、草酸、甲酸、乙酸、丙酸中的一種或多種。

所述介孔氧化鋁的介孔尺寸為2～50nm。

本發(fā)明采用聚丙烯酰胺與偏鋁酸鈉在水溶液中進(jìn)行部分水解，部分水解聚丙烯酰胺比原來的未水解聚丙烯酰胺對(duì)新鮮生成的氫氧化鋁粒子具有更好的穩(wěn)定作用；聚合物模板分子長鏈在介質(zhì)(水)中充分伸展，通過氫鍵包裹在氫氧化鋁晶粒周圍，通過空間位阻穩(wěn)定作用達(dá)到分散效果，減小了氫氧化鋁晶粒的表面張力，阻礙顆粒的碰撞團(tuán)聚和重力沉淀。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。

本發(fā)明采用聚丙烯酰胺堿性水解后，得到羧酸根負(fù)離子，其電子云密度比酰胺更大，具有更強(qiáng)的給電子能力與鋁金屬配位，水解脫下的氨分子也可與鋁離子配位，與羧酸根負(fù)離子一起作用，形成正四面體的穩(wěn)定配位構(gòu)型，如式(I)所示；而適度保留的酰胺基團(tuán)與鄰近的羧酸根負(fù)離子一起起到鄰基協(xié)同的穩(wěn)定效應(yīng)，如式(II)所示，這些作用均是自發(fā)進(jìn)行的超分子自組裝過程。

這樣，部分水解聚丙烯酰胺比原來的未水解聚丙烯酰胺對(duì)新鮮生成的氫氧化鋁粒子具有更好的穩(wěn)定作用。聚合物模板分子長鏈在介質(zhì)(水)中充分伸展，通過氫鍵包裹在氫氧化鋁晶粒周圍，通過空間位阻穩(wěn)定作用達(dá)到分散效果，減小了氫氧化鋁晶粒的表面張力，阻礙顆粒的碰撞團(tuán)聚和重力沉淀。

模板與氫氧化鋁自組裝形成有機(jī)無機(jī)復(fù)合介觀相，再經(jīng)由高溫?zé)崽幚砻摮０澹酆衔锬０甯邷胤纸馊コ缶土粝碌目涨痪褪茄趸X材料的介孔通道。

實(shí)施例一：一種利用原位水解模板法制備介孔氧化鋁的方法，包括以下工藝步驟：

(1)聚丙烯酰胺水解：將聚丙烯酰胺(重均分子量為1000萬)和偏鋁酸鈉溶解在水中得到混合溶液，進(jìn)行部分水解，水解溫度為50℃，水解時(shí)間為2小時(shí)，控制水解度為30％；所述混合溶液中，鋁元素的含量為20克/升，聚丙烯酰胺和偏鋁酸鈉的重量比為1∶1；

(2)用鹽酸調(diào)節(jié)步驟(1)得到的溶液的pH值為7，生成沉淀；

(3)將步驟(2)得到的沉淀物在1000℃的溫度下處理3小時(shí)，得到所述的介孔氧化鋁，介孔氧化鋁的平均孔徑為20nm。

實(shí)施例二：一種利用原位水解模板法制備介孔氧化鋁的方法，包括以下工藝步驟：