[发明专利]具有双介孔分布的Al2O3及制备方法

说明书

技术领域

本发明属于无机多孔材料技术领域，具体涉及一种双介孔分布的Al₂O₃及制备方法。

背景技术

氧化铝是一种多孔、高分散、具有较大比表面积、良好吸附性能的物料，基于它的热、化学、机械方面的稳定性，抗氧化以及价格低廉等特点，可广泛应用于催化、吸附、分离、材料等领域。而实际应用中常需要具有纳米尺寸的氧化铝颗粒，且氧化铝的孔径大小及其分布对催化过程中反应物在催化剂颗粒内部的扩散性质有重要影响。双介孔氧化铝可同时提高物质的扩散性和载体金属的分散性，是一种理想的多功能材料。这种材料存在两种不同孔径的介孔结构，其中大介孔可以允许较大直径的分子进入，同时其作为物质传输的通道，具有较小的扩散阻力；小介孔作为物质的吸附点和反应的场所，提供较大的活性面积，具有较好的择形催化的能力同时提高活性组分的分散性，因此具有广阔的应用前景。

CN101700900A公开了一种有序双孔氧化铝的制备方法。以铝的醇盐为原料，无水乙醇，水，酸源，碱源按一定比例配成一定pH值的水溶液加上表面活性剂进行水解反应，最后经过水洗，离心，干燥，索式萃取，煅烧，因煅烧温度的不同可得到γ-Al₂O₃，α-Al₂O₃，δ-Al₂O₃三种晶型。该工艺制备的氧化铝为大孔-中孔分布结构，大孔直径为0.3～2μm，中孔直径为2～20nm。

Bai等(Microporous and Mesoporous Materials，2009，118：288-295)利用阴阳离子双向水解过程来制备具有双介孔分布的氧化铝。利用硝酸铝和偏铝酸钠，加入模板剂P123，得到了具有双介孔分布的氧化铝，小介孔在3nm左右，大介孔在6nm左右，其中小孔为三羟铝石水解得到，大孔为无定形的氢氧化铝，水铝石及三水铝石结合形成。化学合成体系对于最终的固体产物起到至关重要的作用，该方法合成条件较为苛刻，且所得到的两种孔径分布较近。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中的不足，提供一种具有相对较大的孔容，大、小介孔分层明显的具有双介孔分布的Al₂O₃。

本发明的第二个目的是提供一种操作简单的具有双介孔分布的Al₂O₃的制备方法。

本发明的技术方案概述如下：

一种具有双介孔分布的Al₂O₃，所述Al₂O₃的小介孔分布在3.4～3.8nm之间，大介孔分布在9.8～24.5nm之间，比表面积为239～347m²/g，孔容为0.48～1.14cm³/g。

一种具有双介孔分布的Al₂O₃的制备方法，包括如下步骤：

(1)将摩尔比为4.54～20.45∶1的十六烷基三甲基溴化铵与非离子表面活性剂加入到体积百分浓度为55.6％～66.7％的乙醇水溶液中，制成混合物，所述十六烷基三甲基溴化铵与所述乙醇水溶液的质量比为0.02～0.025∶1；

(2)将所述混合物在40～50℃下超声处理待完全溶解后，加入异丙醇铝，所述异丙醇铝与所述十六烷基三甲基溴化铵的摩尔比为1∶0.13～0.15，再继续超声处理0.5～1h，调节pH＝10，水浴，在50～60℃下，老化8～24h得湿凝胶；

(3)除去上层清液，在80℃下干燥10～15h得干凝胶，然后将干凝胶焙烧，得到具有双介孔分布的Al₂O₃，所述Al₂O₃的小介孔分布在3.4～3.8nm之间，大介孔分布在9.8～24.5nm之间，比表面积为239～347m²/g，孔容为0.48～1.14cm³/g。

所述非离子表面活性剂为PEG4000，PEG20000或PEG-PPG-PEG。

干凝胶焙烧的温度优选550～650℃，焙烧时升温的速率为5℃/min，焙烧的时间2～6h。