[發(fā)明專利]一種整砌式介孔氧化鋁材料及制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310065354.X
• 申請(qǐng)日: 2013-03-01
• 公開（公告）號(hào): CN104016386A
• 公開（公告）日: 2014-09-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 湯志松;郭奮
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京化工大學(xué)
• 主分類號(hào): C01F7/02
• 分類號(hào): C01F7/02
• 代理公司: 北京思海天達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11203
• 代理人: 張慧

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種整砌式介孔氧化鋁材料及制備方法，屬于介孔氧化鋁材料技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

有序介孔氧化鋁具有較大的比表面積、相對(duì)大的孔徑以及規(guī)整的孔道結(jié)構(gòu)，作為催化劑，或者作為骨架負(fù)載活性組分后，被廣泛用于催化反應(yīng)中；在水處理、有害物質(zhì)吸附研究中也常被作為吸附劑使用。如200710063718.5公開了一種利用超重力反應(yīng)器制備介孔氧化鋁顆粒的方法。201010146880.5公開了使用無機(jī)鋁源和葡萄糖為原料制備介孔氧化鋁顆粒的方法。201110399340.2公開了一種利用梔子抽提液制備介孔氧化鋁顆粒的方法。200610122704.1公開了一種利用直鏈羧酸為模板劑的方法。200810236484.4，公開了一種多層介孔氧化鋁纖維及其制備方法。201110136105.6公開了一種沉淀法制備纖維狀介孔氧化鋁的方法。

前述方法制備的介孔氧化鋁最終呈粉末狀、顆粒、纖維狀，在催化和吸附使用中需要進(jìn)一步壓片、固定成型。這是因?yàn)檠趸X溶膠經(jīng)過煅燒后會(huì)成不規(guī)整的塊狀，在作為催化劑、催化劑載體使用時(shí)，需要先進(jìn)行研磨，再根據(jù)需要壓制、黏結(jié)成指定形狀以適應(yīng)催化反應(yīng)裝置的形狀。不僅如此，由于不同反應(yīng)中，催化劑裝填尺寸不同，壓制、黏結(jié)的尺寸、形狀也不同，所以市售的各種整體式催化劑在實(shí)際使用時(shí)還需要根據(jù)反映實(shí)際進(jìn)行再加工；同時(shí)不同反應(yīng)中，反應(yīng)物通過催化劑的速度不同，需要催化劑具備不同的空隙率，氧化鋁微粒間需要保持一定間隙，壓制、黏結(jié)成的氧化鋁粉末、顆粒或纖維在催化反應(yīng)過程中，由于反應(yīng)物質(zhì)高速通過，會(huì)將部分微粒吹起，導(dǎo)致催化劑損失，甚至帶入后續(xù)分離系統(tǒng)，影響催化反應(yīng)產(chǎn)品純度。而水處理、有害物質(zhì)吸附的應(yīng)用中，往往將介孔氧化鋁微粒直接投入配置好的污水溶液中，吸附后需要將氧化鋁粉末過濾后測算吸附效果，一方面操作比較繁瑣，另一方面由于過濾時(shí)濾紙、濾餅本身可能對(duì)有害物質(zhì)有吸附效果，導(dǎo)致測算結(jié)果出現(xiàn)誤差。

天然的多孔材料由于其特殊的顯微結(jié)構(gòu)，可以做為一種天然的模板材料，其特殊的天然結(jié)構(gòu)很難被人工復(fù)制。在這些多孔材料中，木材作為一種天然模板，提供了不同級(jí)別的多孔結(jié)構(gòu)。其孔徑從微米級(jí)的生長環(huán)、導(dǎo)環(huán)，到微米級(jí)的橫向射線狀軟組織和縱向管胞纖維，甚至納米級(jí)的分子纖維細(xì)胞膜。不同的木材，由于自身孔隙特點(diǎn)不同，能夠提供不同反應(yīng)需要的空隙率。經(jīng)過妥善預(yù)處理的天然木材，可以根據(jù)催化、吸附反應(yīng)物流速對(duì)空隙率的要求選擇不同的木材種類。

利用原木模板，將介孔氧化鋁制成整砌式催化劑、吸附劑骨架，國內(nèi)外未見相關(guān)報(bào)道，屬于首創(chuàng)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種整砌式介孔氧化鋁材料及制備方法，以原始木材作為模板（根據(jù)需要制備成不同形狀），在負(fù)壓下浸泡吸附介孔氧化鋁前驅(qū)體，再整體煅燒制成整砌式介孔氧化鋁的方法。此方法所得到的介孔氧化鋁產(chǎn)品可以根據(jù)實(shí)際使用的需要制成各種整體的形狀，整體煅燒后可直接用于各種不同的催化、吸附等場合。

本發(fā)明將采用以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)上述的目的，

即利用天然木材的多孔顯微結(jié)構(gòu)（一般木材都有多孔顯微結(jié)構(gòu)），將木材加工成指定形狀，將氧化鋁前驅(qū)體吸附在其上，通過煅燒除去木材制成整砌式介孔氧化鋁。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本設(shè)計(jì)為一種整砌式介孔氧化鋁材料的制備方法，具體過程包括如下：

（1）將PEG1540模板劑溶于0.2mol/L—0.8mol/L的硝酸鋁溶液中，加入到循環(huán)釜中，利用循環(huán)泵使溶液在循環(huán)釜和旋轉(zhuǎn)填充床之間循環(huán)，待反應(yīng)裝置內(nèi)的物料達(dá)到60℃的時(shí)，調(diào)節(jié)循環(huán)流量，通過調(diào)節(jié)蠕動(dòng)泵轉(zhuǎn)速，加入濃度0.2mol/L—0.6mol/L的碳酸銨溶液，加料結(jié)束后，用氨水調(diào)節(jié)反應(yīng)體系的pH值至7-9，制成介孔氧化鋁前驅(qū)體，其中PEG1540模板劑：硝酸鋁溶液：碳酸銨溶液為（3-5）g：1000ml：1.2L。

（2）將天然木材加工成所需形狀后，在質(zhì)量濃度5%-15%的稀堿液中充分煮沸，去除樹膠、脂肪、酮、脂肪酸等，同時(shí)增強(qiáng)前驅(qū)體在連接毛孔和細(xì)胞的附著力，去離子水洗滌，在60℃—120℃下進(jìn)行干燥；將介孔氧化鋁前驅(qū)體溶液加入抽濾瓶，加入無水乙醇或異丙醇作為表面活性劑，以降低表面張力，無水乙醇或異丙醇的質(zhì)量為介孔氧化鋁前驅(qū)體溶液的1%-3%，并投入上述堿處理后的木塊，保持60℃-80℃進(jìn)行浸泡，期間整個(gè)體系保持負(fù)壓，保證介孔氧化鋁前驅(qū)體溶液量始終足夠保持木塊浸潤；

（3）取出木塊用去離子水洗滌，干燥，然后在氮?dú)夥諊?℃/min升溫至330℃，維持3h，然后在氧氣氛圍中以相同的速度升溫至550℃，維持3h，煅燒后得到整砌式介孔氧化鋁材料。