[發(fā)明專利]一種利用水反應性鹵化物制備改性氧化鋁載體的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410392968.3
• 申請日: 2014-08-12
• 公開（公告）號: CN104148118A
• 公開（公告）日: 2014-11-19
• 發(fā)明（設計）人: 陳曉暉;許承志;肖益鴻;魏可鎂
• 申請（專利權）人: 福州大學
• 主分類號: B01J32/00
• 分類號: B01J32/00;B01J21/12;B01J21/06;B01J23/14;B01J20/08;B01J20/10
• 代理公司: 無
• 代理人: 無

技術領域

本發(fā)明屬于材料制備領域的技術領域，具體涉及一種利用水反應性鹵化物制備孔徑集中分布的改性氧化鋁的方法。

背景技術

多孔載體在吸附、催化、分離以及微電子等高新技術領域都有廣泛的應用。多孔載體的孔徑分布是影響介質在孔道內擴散的關鍵因素，在催化材料領域對催化劑的活性、選擇性和熱穩(wěn)定性有重要的影響，對吸附劑等分離材料的分離性能亦有重要影響。因此開發(fā)高效、穩(wěn)定、簡單的孔徑分布調控方法是這個領域的核心挑戰(zhàn)。

在載體合成、成型階段的孔徑分布調節(jié)主要是通過調節(jié)成孔粒子的尺寸和堆積方式實現，可通過添加合適的模板劑和/或調控合適的制備條件對孔徑分布進行調節(jié)，但這些方法存在著其不可忽視的缺陷，如合成成本較高，模板劑污染嚴重，不容易實現大規(guī)模工業(yè)化生產等。對已成型的載體可通過合適的化學處理（酸處理、堿處理、水蒸氣處理等）、水熱處理等后處理的方式進行孔徑分布調節(jié)，但這些方法會對載體本身的結構造成一定的破壞，如壓碎強度下降等，且存在產生大量廢水，作用機理復雜，難實現工業(yè)化等亟待解決的問題（D.?L.?Trimm,?et?al.,?Applied?catalysis,?1986,?21(2),?215-238.）。

水反應性鹵化物可與水和/或羥基反應生成相應的氧化物（或氫氧化物），利用水蒸氣與水反應性鹵化物的化學氣相沉積反應對多孔膜材料修飾，已經取得了一定的進展（M.?Niwa,?et?al.,?Journal?of?Physics?and?Chemistry?of?Solids,?1989,?50(5):?487-496.），但該方法通常需要在真空條件下進行，且存在水蒸氣的通入量難以控制等問題，較難實現多孔載體孔結構性質和表面性質的可控調變。利用水反應性鹵化物與分子篩等多孔載體的高溫反應（高于300℃）對多孔載體進行表面改性的研究也已經取得了一定的進展（M.?W.?Anderson,?et?al.,?Zeolites,?1986,?6(6):?455-466.），但在高溫反應會導致多孔載體骨架的嚴重破壞，如脫鋁等，難以實現多孔載體孔結構性質和表面性質的可控調變。利用水反應性鹵化物（四氯化硅、四氯化鈦等）與氧化鋁載體前軀物（擬薄水鋁石、勃姆石等）焙燒過程中產生的水反應，在較低溫度下同時實現多孔氧化鋁載體孔徑分布和表面性質調變的方法未見報道。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的在于提供一種孔徑集中分布改性氧化鋁的制備方法。本發(fā)明提供的方法可利用工業(yè)上副產的水反應性鹵化物（如多晶硅產業(yè)副產的四氯化硅等），成本低廉，工藝簡單，污染小，容易實現工業(yè)化，在調控孔徑分布的可同時，實現對多孔載體表面性質的調控，具有廣泛的應用前景。

為實現上述目的，本發(fā)明采用如下技術方案：一種孔徑集中分布改性氧化鋁的制備方法是利用水反應性鹵化物與氧化鋁載體前軀物表面和孔道中的吸附水和焙燒分解生成的水反應，生成相應的納米級的固體氧化物，從而覆蓋、堵塞、調變多孔氧化鋁載體孔徑分布和表面性質。所述的方法包括以下步驟：

（1）將氧化鋁載體前驅物裝填在反應器中，用干燥的惰性氣體，在室溫~50℃下吹掃0.5~24h，惰性氣體的空速為100~10000h^-1；

（2）以空速為100~10000h^-1的惰性氣體為吹掃氣，反應器壓力為0.1~0.3MPa（絕壓），反應器以2~10℃/min的升溫速率進行升溫，當反應器溫度升至40~100℃時，以惰性氣體鼓泡的方式，攜帶水反應性鹵化物與氧化鋁載體前軀物相互作用，鼓泡器溫度為30~150℃，惰性氣體的空速為100~1000h^-1；當反應器溫度升至110~170℃時，切換干燥的惰性氣體進行吹掃；當反應器溫度升至350~650℃時，停止升溫，在350~650℃下焙燒2~8h后，冷卻至室溫，制得孔徑集中分布的多孔氧化鋁載體。

惰性氣體為氮氣、氦氣、氬氣中的一種或多種。

優(yōu)選的，所述氧化鋁載體前驅物為擬薄水鋁石、勃姆石、三水鋁石中的一種或多種。

優(yōu)選的，所述水反應性鹵化物為四氯化硅、四氯化鈦、四氯化錫、四氯化鍺中的一種。

優(yōu)選的，所述惰性氣體為氮氣、氬氣中的一種或多種。

優(yōu)選的，所述的反應器為耐腐蝕固定床反應器、耐腐蝕流化床反應器中的一種。

優(yōu)選的，所述步驟（1）中，吹掃溫度為室溫，吹掃時間為0.2~0.3h。

優(yōu)選的，所述步驟（1）和（2）中，惰性氣體的空速為200~400h^-1。