[發(fā)明專利]一種利用高鋁粉煤灰合成介孔硅-鋁復(fù)合材料的方法在審
| 申請?zhí)枺?/td> | 202010872523.0 | 申請日： | 2020-08-26 |
| 公開（公告）號： | CN112023872A | 公開（公告）日： | 2020-12-04 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 劉能生;何素芳;泮子恒;劉成偉;何鑫濤 | 申請（專利權(quán)）人： | 昆明理工大學 |
| 主分類號： | B01J20/10 | 分類號： | B01J20/10;B01J20/28;B01J20/30 |
| 代理公司： | 北京東方盛凡知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11562 | 代理人： | 張換君 |
| 地址： | 650500 云南*** | 國省代碼： | 云南;53 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 利用 粉煤 合成 介孔硅 復(fù)合材料 方法 | ||
本發(fā)明公開了一種利用粉煤灰合成介孔硅?鋁復(fù)合材料的方法，將粉煤灰與無水碳酸鈉混合后，高溫活化粉碎后制得活化粉煤灰粉，在活化粉煤灰粉中加入酸與模板劑混合溶液，在65～90℃下進行酸溶蝕，靜置絮凝，過濾，濾渣用蒸餾水沖洗至洗液為中性，得到前驅(qū)體，前驅(qū)體干燥后煅燒即得介孔硅?鋁復(fù)合材料；以本發(fā)明的制備方法制備介孔硅?鋁復(fù)合材料具有工序簡單、原料廉價、比表面積高，最高可達192m2/g等特點；本發(fā)明既為介孔硅?鋁復(fù)合材料的制備提供新方法，又為粉煤灰的高附加值利用提供了新思路。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及材料制備技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種利用高鋁粉煤灰合成介孔硅-鋁復(fù)合材料的方法。
背景技術(shù)
介孔硅基材料因其較大的比表面積與易于調(diào)控的孔道結(jié)構(gòu)，廣受科研工作者的關(guān)注。但由于其成分單一，熱穩(wěn)定性差的缺點，使其在應(yīng)用的發(fā)展中受到掣肘。國內(nèi)外科研工作者通過改性介孔硅基材料來增加其功能性與熱穩(wěn)定性。鋁改性的介孔硅基材料在吸附、多相催化、功能材料中深受追捧，是一種性能優(yōu)異的催化劑和吸附劑。目前鋁改性的介孔硅基材料大多采用溶膠-凝膠模板法合成介孔硅基材料，再利用浸漬法對材料進行鋁的改性，使用該法制備鋁改性的介孔硅基材料的過程中大多使用有機溶劑、昂貴的正硅酸乙酯、具備毒性的醇鋁。不僅步驟繁瑣，合成的成本也很高昂，故尋找廉價易得的硅源和鋁源并開發(fā)快速簡易的合成工藝是目前研究的重點。
粉煤灰是我國主要的工業(yè)廢料之一，化學成分主要為SiO2和Al2O3。2018年我國燃煤電廠產(chǎn)生的粉煤灰達到8.6億噸，粉煤灰的大量堆存將對土壤、大氣和地下水造成污染。高鋁粉煤灰是我國內(nèi)蒙古、山西等地的高鋁煤炭資源經(jīng)電廠燃煤產(chǎn)生的粉煤灰，其中氧化鋁含量超過40％，充分利用高鋁粉煤灰可以為我國節(jié)約大量鋁土資源，而在當?shù)厮a(chǎn)的高鋁粉煤灰往往和普通粉煤灰混在一起堆放，甚至和煤矸石、城市垃圾都放在一塊。Al的含量就可能降到20％左右，這樣的粉煤灰只能做建材、燒磚。這是對高鋁粉煤灰的巨大浪費。中國專利CN 103861556 A公開了一種利用粉煤灰制備介孔材料的方法，該專利所述制備方法為水熱合成法，實驗室制備時間超過一周，不利于大規(guī)模制備，且該專利中利用的是低Al含量的粉煤灰材料，利于制備成的介孔硅-鋁材料的比表面積的提升。目前現(xiàn)有技術(shù)中并未有采用高鋁粉煤灰為原料制備介孔材料的記載。
利用高鋁粉煤灰制備介孔材料既能實現(xiàn)高鋁粉煤灰的高值資源化利用，又能緩解粉煤灰?guī)淼沫h(huán)境污染問題。
發(fā)明內(nèi)容
基于以上現(xiàn)狀，本發(fā)明在利用粉煤灰為原料的基礎(chǔ)上，用酸與粉煤灰發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生氧化硅孔道的同時，并將非硅產(chǎn)物中的鋁離子、鐵離子和鈦離子與模板劑結(jié)合并絮凝于孔道中，形成一種以氧化硅、氧化硅為主要構(gòu)成的介孔硅-鋁材料，經(jīng)實驗證明，以本發(fā)明制備的介孔硅-鋁材料比表面積均大于184m2/g，可以達到高附加值利用粉煤灰的效果，提供了一種低成本、快速合成介孔硅-鋁材料的方法。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了如下方案：
本發(fā)明提供一種利用高鋁粉煤灰合成介孔硅-鋁復(fù)合材料的方法，將粉煤灰與無水碳酸鈉混合后，高溫活化粉碎后制得活化粉煤灰粉，在活化粉煤灰粉中加入酸與模板劑的混合溶液，在65～90℃下進行酸溶蝕，靜置絮凝，過濾，濾渣用蒸餾水沖洗至洗液為中性，得到前驅(qū)體，前驅(qū)體干燥后煅燒即得介孔硅-鋁復(fù)合材料。
作為本發(fā)明的進一步改進，所述粉煤灰與所述無水碳酸鈉的質(zhì)量比為1：(0.8～1.0)。
作為本發(fā)明的進一步改進，高溫活化溫度為900～1100℃，活化時間60～90min。
作為本發(fā)明的進一步改進，所述酸為濃鹽酸，所述模板劑為P123，模板劑溶液濃度為3％，模板劑溶液與活化粉煤灰粉的料液比為(10～20):1(mL:g)，濃鹽酸與模板劑溶液體積比為1：(8～13)。所述濃鹽酸的濃度為11～12mol/L。
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