[發明專利]超微孔高比表面積氧化鋁材料及其制備方法

無效

• 申請號: 201210567016.1
• 申請日: 2012-12-25
• 公開（公告）號: CN103073036A
• 公開（公告）日: 2013-05-01
• 發明（設計）人: 李瑞豐;李永峰;王萬緒;楊效益;馬靜紅
• 申請（專利權）人: 太原理工大學
• 主分類號: C01F7/02
• 分類號: C01F7/02
• 代理公司: 太原市科瑞達專利代理有限公司 14101
• 代理人: 盧茂春

技術領域

本發明超微孔高比表面積氧化鋁材料及其制備方法，屬于無機孔材料和催化劑制備領域。具體而言，涉及一種具有高比表面積和孔體積，且孔徑介于1~2nm的超微孔氧化鋁材料及其制備方法的技術方案。

背景技術

超微孔(super-microporous)分子篩,一般是指其孔徑介于微孔和介孔臨界區間,即在1.0~2.0?nm范圍內的分子篩材料。超微孔分子篩在工業應用和科學研究有重要的潛在意義,近年來成為眾多科研人員關注的對象。許多具有很高商業價值的大分子,由于其分子形狀和分子尺寸既不適合于利用現有的微孔分子篩,也不適合于利用介孔分子篩進行催化,因而對于在微孔分子篩和介孔分子篩之間架起橋梁的孔徑尺寸在超微孔范圍(1.0~2.0?nm)的分子篩材料的研究和發展已為時之所需。傳統沸石分子篩的孔徑（小于1nm)對于諸如精細化學品、中間體分子和大的有機分子而言尺寸太小,致使此類分子不能進入分子篩催化劑的狹小的孔(籠)內。因此傳統沸石分子篩對此類分子不具備擇形催化性能,從而影響了它們在重油精制處理、新特種化學發展和制藥前驅體的合成等方面的應用及其擇形催化的優越性。因此孔徑尺寸在1.0~2.0?nm的超微孔分子篩成為解決上述問題的理想材料。但目前對于此方面的研究尚處于起步階段,還有許多需要解決的問題,如合成所用的模板劑較昂貴或不易獲得;很難合成出具有穩定和催化活性兼備的優良分子篩等。因此,尋找價格適宜、性能優越的模板劑,不斷地穩定和完善其合成條件和合成路線已成為當前亟待解決的問題,以使其最終能達到實際生產應用的目的。?

氧化鋁作為催化劑或催化劑載體，在石油化工、有機合成、精細化工等領域具有廣泛的用途。傳統的γ-Al₂O₃比表面較低且孔徑較大、孔分布較寬不能充分滿足在催化過程中對選擇性、穩定性、反應接觸面積等有特殊要求的反應。因此，合成出有更大比表面積、較小孔徑和較窄孔分布的氧化鋁分子篩具有重要意義和廣闊的應用前景。?

目前報道的采用表面活性劑作為模板劑，通過溶液中無機/有機界面得到的氧化鋁前驅體，然后通過煅燒或者溶劑萃取的方法除去模板劑分子后得到的氧化鋁孔材料，其合成路線大多比較復雜，成本較高不易工業放大或生產。并且目前國內外鮮有軟模板合成微孔級氧化鋁的報道和應用。本發明突破了傳統氧化鋁材料孔徑尺寸的限制，通過改變有限的反應條件就能有效的控制前軀體的聚集形態而產生超微孔結構，從而有效的改變氧化鋁的孔徑尺寸和性能以擴大其應用范圍。微孔級氧化鋁材料在化學、光電子學、電磁學、材料科學、環境科學等諸多領域有著巨大的應用潛力，在多相催化、吸附分離、主客體化學等方面也有望得到廣泛應用。本發明合成路線簡單，模板劑廉價易得且環境友好，易實現工業化。?

發明內容

本發明超微孔高比表面積氧化鋁材料及其制備方法，目的在于為解決上述現有技術中存在的問題，從而提供一種具有高比表面積和孔體積，且孔徑介于1~2nm的超微孔氧化鋁材料及其制備方法的技術方案。?

本發明一種超微孔高比表面積氧化鋁材料，其特征在于所述的Al₂O₃超微孔材料具有微孔結構和高的比表面積，其微孔孔徑為1.0~2.0nm，比表面積超過550m²/g。?

上述的一種超微孔高比表面積氧化鋁材料的制備方法，其特征在于利用廉價非離子表面活性劑，在水熱合成自組裝過程中，加入鋁源，通過引入有機羧酸以及調節溶劑揮發誘導自組裝的溫度和時間，從而控制鋁源的水解-聚合進程，使得材料在有機-無機界面層上存在相對更多的未發生完全聚合的鋁羥基(Al-OH)，并與非離子表面活性劑膠束之間通過氫鍵相互作?用，形成超微孔高比表面的氧化鋁材料，其具體工藝為：?

按照(2-50)鋁源∶(1-30)有機羧酸∶(10-120)無機酸∶(5-50)乙醇∶(1-10)去離子水∶1.0表面活性劑的摩爾配料比，將表面活性劑、有機羧酸以及無機酸溶解在濃度大于95℅的乙醇溶液中，并在攪拌下同時加入鋁源，保持體系溫度為20-60℃，連續攪拌6-24小時，隨后將反應混合物倒入培養皿中于30-80℃溫度下揮發乙醇和水，時間為48-72小時，最后于400-800℃下焙燒5-10小時，制得超微孔高比表面的氧化鋁Al₂O₃材料。?