專利名稱：基于交聯反應的介孔氧化鋁制備方法
技術領域：
本發明涉及的是一種氧化鋁技術領域的制備方法，具體是一種基于交聯反應的介孔氧化鋁制備方法。
背景技術：
氧化鋁是一種非常重要的工業原料，在催化領域有著廣泛應用，常在石油提煉、汽 車尾氣排放等場合用作催化劑和催化劑載體。而介孔氧化鋁由于具有較高的比表面積、集 中的孔徑分布，可調的孔徑尺寸等優點在工業催化、吸附等眾多領域都有著巨大的應用潛 力。目前介孔氧化鋁的合成方法主要分為軟模板法和硬模板法。硬模板法指的是以 具有介孔結構的固體(二氧化硅、碳等)為“硬模板”，向模板的孔中引入鋁源前驅體，通過 其對模板孔道的填充包裹從而復制模板結構，然后除去固體模板，就能得到與母體模板結 構完全倒映的介孔氧化鋁材料。然而，具有介孔結構的固體通常需要預制，且預制過程通 常較復雜，如CN1807246中記載的一種有序中孔氧化鋁的制備方法。可見，硬模板法涉及 的步驟較多，合成周期長。相比之下，軟模板法是一種典型的一步合成過程，利用表面活性 齊U、聚合物、生物分子等有機物分子形成的超分子作為“軟模板”來控制氧化鋁孔道的形成， 通過這些模板與鋁源前驅體在一定條件下自組裝形成有機無機復合介觀相，再經由高溫熱 處理及其它物理化學方法脫除有機模板劑，最終得到具有介孔孔道結構的氧化鋁材料。其 中，以表面活性劑為模板通過溶膠_凝膠途徑合成介孔氧化鋁的方法可以合成出具有較高 比表面積的介孔氧化鋁。但這種方法目前仍主要以有毒、易燃、價格昂貴的鋁醇鹽為鋁源前 驅體，并在醇相中進行，反應條件的控制尤為苛刻(Adv. Funct. Mater. ,2003,13,61 ；Chem. Commun.，2005，1986 J. Am. Chem. Soc.，2008，130，3465)。可見，合成方法的困難抑制了介孔 氧化鋁在催化、吸附等其它領域內的工業化應用。經過對現有技術的檢索發現，郝志顯等(物理化學學報，2007，23卷3期，289-294 頁)以水合硝酸鋁為前驅體，通過乙醇介質中環氧丙烷的開環反應促使形成了透明的塊狀 氧化鋁凝膠。凝膠在常壓下干燥并于700度焙燒后得到中孔無定型氧化鋁。這個方法采用 硝酸鋁為原料，降低了成本，但是該反應是建立在環氧丙烷開環反應的基礎上，因此必須在 乙醇介質和環氧丙烷條件下進行，屬于非水體系，這種制備方法對環境的壓力比較大。綜上所述，現階段急需一種結構導向劑的種類多，孔結構的調控范圍更大，環保、 安全的制備方法。

發明內容
本發明針對現有技術存在的上述不足，提供一種基于交聯反應的介孔氧化鋁制備 方法，通過簡單步驟在室溫下合成多糖_鋁離子復合凝膠，成本低廉，制備體系更環保。本發明是通過以下技術方案實現的，在多糖電解質溶液中加入多價金屬離子時， 其主鏈上的極性官能團就會和金屬離子發生交聯最終形成凝膠網絡結構。選用廉價的硝酸鋁化合物為鋁源原料，以Al3+為交聯點，形成多糖類電解質-鋁離子復合凝膠網絡。煅燒處 理除去其中的有機物，合成得到介孔氧化鋁。本發明包括以下步驟第一步，稱取多糖類電解質并充分溶解在純水中配制成多糖電解質溶液，加入硝 酸鋁溶液或加入硝酸鋁溶液和氨水的混合液并攪拌均勻，得到復合溶膠；所述的多糖類電解質為羧甲基纖維素鈉或海藻酸鈉，具體為羧甲基纖維素鈉 125、羧甲基纖維素鈉1000、羧甲基纖維素鈉1700、海藻酸鈉100、海藻酸鈉500或海藻酸鈉 1000。所述的混合液中氨水與硝酸鋁的用量為質量比0 1 1 1，其中硝酸鋁溶液 的濃度為10-20wt. %，氨水的濃度為25-28wt. %。所述的多糖電解質溶液中的多糖電解質與硝酸鋁的質量比為3 1 1 3。第二步、將復合溶膠靜置24小時得到凝膠，繼續陳化24小時后，80°C恒溫烘干處 理，粉碎后然后在650°C下煅燒8小時制備得到白色介孔氧化鋁。本發明屬于水性反應體系，采用綠色高分子多糖電解質作為主要原材料，采用價 格低廉的硝酸鋁作為鋁源，方法工藝簡單，容易控制，與傳統方法比較更方便更環保，是一 種新穎的合成介孔氧化鋁的方法。
具體實施例方式下面對本發明的實施例作詳細說明，本實施例在以本發明技術方案為前提下進行 實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發明的保護范圍不限于下述的實施 例。實施例1稱取3克羧甲基纖維素鈉1000，溶于100克純水中，充分溶解，一邊攪拌加入 25wt. %的氨水2克，然后一邊攪拌一邊逐滴加入IOwt. %的硝酸鋁溶液30克，得到復合溶 膠。將復合溶膠靜置24小時，得到凝膠，繼續陳化24小時，在80度干燥箱中恒溫烘干處理 8小時，達到恒重，將得到的干凝膠粉碎，在馬弗爐中升溫至650度，煅燒8小時制備得到白 色介孔氧化鋁。采用物理吸附儀測試其孔結構，其BET比表面積為145. 9平方米/克，孔容 0. 349cm3/g，平均孔徑為7. 63納米。實施例2稱取5克羧甲基纖維素鈉125，溶于100克純水中，充分溶解，一邊攪拌加入 28wt. %的氨水15克，然后一邊攪拌一邊逐滴加入20wt. %的硝酸鋁溶液75克，得到復合溶 膠。將復合溶膠靜置24小時，得到凝膠，繼續陳化24小時，在80度干燥箱中恒溫烘干處理 8小時，達到恒重，將得到的干凝膠粉碎，在馬弗爐中升溫至650度，煅燒8小時制備得到白 色介孔氧化鋁。采用物理吸附儀測試其孔結構，其BET比表面積為159. 7平方米/克，孔容 0. 347cm3/g，平均孔徑為7. 21納米。實施例3稱取3克羧甲基纖維素鈉1700，溶于300克純水中，充分溶解，一邊攪拌一邊逐滴 加入16wt. %的硝酸鋁溶液6. 25克，得到復合溶膠。將復合溶膠靜置24小時，得到凝膠，繼 續陳化24小時，在80度干燥箱中恒溫烘干處理8小時，達到恒重，將得到的干凝膠粉碎，在馬弗爐中升溫至650度，煅燒8小時制備得到白色介孔氧化鋁。采用物理吸附儀測試其孔 結構，其BET比表面積為171. 3平方米/克，孔容0. 348cm3/g，平均孔徑為6. 99納米。實施例4 稱取2克海藻酸鈉1000，溶于100克純水中，充分溶解，一邊攪拌加入26. 5wt. % 的氨水10克，然后一邊攪拌一邊逐滴加入IOwt. %的硝酸鋁溶液40克，得到復合溶膠。將復 合溶膠靜置24小時，得到凝膠，繼續陳化24小時，在80度干燥箱中恒溫烘干處理8小時，達 到恒重，將得到的干凝膠粉碎，在馬弗爐中升溫至650度，煅燒8小時制備得到白色介孔氧 化鋁。采用物理吸附儀測試其孔結構，其BET比表面積為249. 2平方米/克，孔容0. 43cm3/ g，平均孔徑為6. 14納米。實施例5稱取5克海藻酸鈉100，溶于100克純水中，充分溶解，一邊攪拌加入25wt. %的氨 水8克，然后一邊攪拌一邊逐滴加入20wt. %的硝酸鋁溶液60克，得到復合溶膠。將復合溶 膠靜置24小時，得到凝膠，繼續陳化24小時，在80度干燥箱中恒溫烘干處理8小時，達到 恒重，將得到的干凝膠粉碎，在馬弗爐中升溫至650度，煅燒8小時制備得到白色介孔氧化 鋁。采用物理吸附儀測試其孔結構，其BET比表面積為256. 8平方米/克，孔容0. 53cm3/g, 平均孔徑為6. 72納米。實施例6稱取3克海藻酸鈉500，溶于100克純水中，充分溶解，一邊攪拌加入28wt. %的氨 水5克，然后一邊攪拌一邊逐滴加入20wt. %的硝酸鋁溶液45克，得到復合溶膠。將復合溶 膠靜置24小時，得到凝膠，繼續陳化24小時，在80度干燥箱中恒溫烘干處理8小時，達到 恒重，將得到的干凝膠粉碎，在馬弗爐中升溫至650度，煅燒8小時制備得到白色介孔氧化 鋁。采用物理吸附儀測試其孔結構，其BET比表面積為224. 4平方米/克，孔容0. 48cm3/g, 平均孔徑為6. 35納米。
權利要求
一種基于交聯反應的介孔氧化鋁制備方法，其特征在于，包括以下步驟第一步，稱取多糖類電解質并充分溶解在純水中配制成多糖電解質溶液，加入硝酸鋁溶液或加入硝酸鋁溶液和氨水的混合液并攪拌均勻，得到復合溶膠；第二步、將復合溶膠靜置24小時得到凝膠，繼續陳化24小時后，80℃恒溫烘干處理，粉碎后然后在650℃下煅燒8小時制備得到白色介孔氧化鋁。
2.根據權利要求1所述的所述的基于交聯反應的介孔氧化鋁制備方法，其特征是，所述的多糖類電解質為羧甲基纖維素鈉或海藻酸鈉。
3.根據權利要求1或2所述的所述的基于交聯反應的介孔氧化鋁制備方法，其特征是，所述的多糖類電解質為羧甲基纖維素鈉125、羧甲基纖維素鈉1000、羧甲基纖維素鈉1700、 海藻酸鈉100、海藻酸鈉500或海藻酸鈉1000。
4.根據權利要求1所述的所述的基于交聯反應的介孔氧化鋁制備方法，其特征是，所述的混合液中氨水與硝酸鋁的用量為質量比0 1 1 1，其中硝酸鋁溶液的濃度為 10-20wt. %，氨水的濃度為 25-28wt. %。
5.根據權利要求1所述的所述的基于交聯反應的介孔氧化鋁制備方法，其特征是，所述的多糖電解質溶液中的多糖電解質與硝酸鋁的質量比為3 1 1 3。
全文摘要
一種多孔載體技術領域的基于交聯反應的介孔氧化鋁制備方法，包括稱取多糖類電解質并充分溶解在純水中配制成多糖電解質溶液，加入硝酸鋁溶液或加入硝酸鋁溶液和氨水的混合液并攪拌均勻，得到復合溶膠；將復合溶膠靜置24小時得到凝膠，繼續陳化24小時后，80℃恒溫烘干處理，粉碎后然后在650℃下煅燒8小時制備得到白色介孔氧化鋁。本發明采用廉價環保、后處理方便的糖類物質作為結構導向劑，以薄水鋁石溶膠這種廉價、易于制取的鋁溶膠作為鋁源前驅體，在水相體系下實現了介孔氧化鋁的合成。
文檔編號B82B3/00GK101817543SQ201010117060
公開日2010年9月1日 申請日期2010年3月3日 優先權日2010年3月3日
發明者唐建國, 石悠, 胡曉斌, 賴亦堅, 趙斌元, 鄧國民 申請人:上海交通大學;豐度電氣(上海)有限公司