[发明专利]一种等级介孔γ-Al2O3纳米棒的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种特殊孔道纳米棒氧化铝的制备方法，属于催化材料制备领域。该方法以廉价的无机盐为前驱物，以糖类生物小分子和聚醇类大分子为结构导向剂，通过一步水热合成等级介孔氧化铝纳米棒。这种特殊结构的氧化铝在重质馏分油加氢精制过程中具有优良的工业应用前景。

背景技术

介孔氧化铝(MA)是比表面超过350m²/g，孔径在2-50nm之间集中分布的多孔氧化铝。介孔氧化铝比传统的氧化铝具有多种优秀的物理化学性质，其比表面积大，结构规整，孔径分布集中，具有表面酸性中心的突出特点使其在催化裂化，催化精制，吸附分离以及固载酶转化等方面有着重要的应用价值。目前科研工作者们已经广泛开展了介孔氧化铝的合成研究。大部分研究采用模板合成法，具体而言，可以分为以下几类：阴离子表面活性剂，阳离子表面活性剂，非离子表面活性剂，非表面活性剂的有机小分子，离子液体等。

近年来，由于石油的重质化和劣质化，使其中的大分子烃越来越多，硫含量、重金属含量越来越高，这对催化加氢催化剂提出了新的挑战。重质馏分油中烃分子直径较大，其在催化剂孔道中扩散阻力过大是当前阻碍提高轻质油品收率和品质的制约因素。为实现重质馏分油的加氢脱硫和脱金属过程，要求催化剂应具有较高的表面积、大孔容及适度的等级孔道分布特性。等级孔道分布，一方面可以减小扩散阻力，解决反应过程中的传质问题，实现大分子的加氢转化过程，提高产物液体收率，另一方面能够提高反应的选择性，充分利用孔道内的活性位，提高催化剂的反应活性，同时，大孔径还可以有效抑制催化剂表面结焦，延长催化剂寿命。但是目前开发的介孔氧化铝孔径单一，主要分布在2-10nm左右，不能满足重油加氢脱硫、脱氮和脱金属等重质馏分油油转化过程的需要。因此，制备具有等级孔道分布(即双孔分布)、高比表面、大孔容的氧化铝载体以适应不同反应的需要，具有非常重要的理论和现实意义。

同时，目前合成介孔氧化铝采用的多为昂贵的有机铝源和模板剂，其成本较高，工艺条件不易控制，难以实现工业化。如何实现工业化生成是当前介孔材料制备技术的难点。

发明内容

本发明的就在于避免上述现有技术的不足之处而提供了一种等级介孔结构的氧化铝纳米棒的制备方法。该方法是针对传统合成法所得氧化铝孔道结构对重质馏分油加氢处理过程存在的局限性和纳米棒结构材料在催化领域的特殊优势，而开发的一种等级介孔结构的氧化铝纳米棒，使其既具有满足中小分子反应需求的较小的介孔，又具有减小大分子扩散阻力的较大介孔，同时其纳米尺度效应又能贡献于催化剂较高的催化活性。

该方法制备的等级介孔氧化铝纳米棒的物理结构可以通过合成条件的调控进行调变。其中较小的介孔可以在2.0～3.0nm间调节，较大的介孔可在10.0～30.0nm间控制；而比表面可以在250～500m²/g间变化，孔容在1～1.6c m³/g范围内调变。纳米棒的长度集中在100～150nm，直径在3nm左右。

本发明提供的技术方案是一种具有等级介孔孔道的高比表面积、大孔容氧化铝纳米棒的制备方法，制备方法包括如下步骤：

(1)配制一定浓度的硝酸铝溶液，向其中加入一定量的蔗糖和聚乙二醇，搅拌使其溶解，得透明溶液A。配制一定浓度的沉淀剂溶液，称为溶液B；

(2)将A、B两种溶液以并流的方式室温混合反应，并剧烈搅拌；

(3)使用一定浓度的氨水调节(2)中所得混合溶液的p H值至9.5；

(4)将步骤(3)得到的溶液室温下老化一定时间，然后装入高压反应釜中于一定温度下晶化一段时间，其中晶化温度可在80～120℃调控，晶化时间可在12～48小时调节；

(5)将步骤(4)得到的产物经过过滤、洗涤、干燥后，在500～600℃间焙烧即得等级介孔氧化铝纳米棒。

所合成氧化铝除具有孔道结构和形貌上的特殊性外，还兼具高比表面积、大孔容的特点。与目前常用的介孔材料的合成工艺相比，该方法合成工艺简单、操作安全、成本低。

附图说明

图1是本发明实施例1制备的氧化铝的孔径分布图。

图2是本发明实施例2制备的氧化铝的孔径分布图。

图3是本发明实施例3制备的氧化铝的孔径分布图。

图4是本发明实施例4制备的氧化铝的孔径分布图。

图5是本发明实施例5制备的氧化铝的孔径分布图

图6是本发明实施例5制备的氧化铝的扫描电镜图。

具体实施方式

下面将结合附图和实施例来详叙本发明的技术特点：