[发明专利]一种使用双咪唑离子液体合成介孔氧化铝的方法

说明书

技术领域

本发明属于介孔材料领域，具体涉及一种利用双咪唑离子液体作为模板剂，合成工业用途广泛的介孔氧化铝的方法。

背景技术

介孔材料是孔径介于2nm～50nm的一类多孔材料。1992年美国Mobil公司Kresge等首次运用纳米合成技术成功制备出介孔SiO₂分子筛(MCM-41)，开辟了一个合成多孔材料的新领域。介孔氧化铝作为催化剂和催化剂载体在工业上有着广泛的用途，其具有的高比表面积、孔径在2-50nm范围内可调，且孔径分布窄、结构规则有序等优点，有望在石油大分子的催化裂化、石化过程中的吸附分离等方面取得大的进展。

离子液体又称室温离子液体，是指在室温或接近室温下(＜100℃)完全由阴、阳离子构成的液体物质，其中阳离子常为体积较大的有机阳离子，主要包括咪唑类、吡啶类、烷基铵盐、烷基磷酸盐。阴离子的种类比较多，但多为无机阴离子。由于离子液体完全由离子构成，这独特的结构特性，赋予了离子液体独特的物理化学性质。离子液体的蒸气压极低、不挥发，可避免因挥发而产生的环境污染问题，反应可以在敞口瓶中进行；对大多数无机物、有机物和高分子材料来说，离子液体是一种优良的溶剂，并且易与其他物质分离，可以循环利用；其热稳定性和化学稳定性好，具有很广的液态范围(从-96℃到高达300-400℃)，在这些温度下都可以作为液体使用；电导率高，电势窗大，有很高的离子传导率和极化率；离子液体还具有优良的可设计性，可以通过对阴阳离子的调变，可以改变离子液体的性质，从而获得具有特殊功能的离子液体。离子液体这些独特的性质，使其在材料合成应用中展现出广阔的前景。

传统的介孔氧化铝合成中用到的模板剂大多为具有挥发性且有毒的有机溶剂，离子液体作为一种新型绿色溶剂，由于其具有的特殊物理和化学性质，可以满足材料合成的要求，在提倡绿色环保的今天，正迅速成为材料合成领域的研究热点之一。

我们在前期单咪唑离子液体作为模板剂的研究基础上，采用已优化的合成条件，以双咪唑离子液体1，2-二(1-甲基咪唑)溴化乙烷([bmim]₂Br₂)作为模板剂合成介孔氧化铝，研究了模板剂上咪唑环的增加对介孔氧化铝结构的影响。结果表明，以双咪唑环离子液体为模板所合成的介孔氧化铝具有更为规则有序的介孔、窄的孔径分布和更好的热稳定性。

发明内容

本发明的目的是提供一种绿色环保的合成孔道有序的介孔氧化铝的方法。此方法使用双咪唑离子液体作为模板剂，通过溶胶-凝胶方法，在无机物与有机物之间的界面引导作用下，自组装成孔径在2-50nm之间，孔径分布窄、孔道规则有序且热稳定性好的介孔氧化铝。

本发明的目的可以通过以下措施达到：

一种绿色环保的合成孔道有序的介孔氧化铝的方法，包括如下步骤：

将N-甲基咪唑和1，2-二溴乙烷在90℃下搅拌回流反应24h。反应结束后除去溶剂，冷却到室温，析出大量白色固体；用乙酸乙酯洗涤产物，除去未反应完的原料，真空干燥后，得到白色粉末状固体，即双咪唑离子液体1，2-二(1-甲基咪唑)溴化乙烷。将适量离子液体模板剂加入到60mL异丙醇溶液中，60℃水浴搅拌10min后，加入适量研磨成粉末的异丙醇铝，再向反应体系中滴加HBr溶液调节反应体系pH值。继续搅拌4h后，得到胶体产物，于60℃下静置熟化24h。然后在常压110℃下进一步熟化48h。最后把制得的产物分别在550和800℃下程序升温煅烧5h。

附图说明

图1为离子液体1，2-二(1-甲基咪唑)溴化乙烷的¹H-NMR；

图2为离子液体1，2-二(1-甲基咪唑)溴化乙烷的红外光谱图；

图3为介孔氧化铝的X-射线晶体衍射分析；

图4为介孔氧化铝的透射电子显微镜分析：(a)未煅烧的样品；(b，c)分别煅烧到550℃和800℃后的样品；(d)未加离子液体煅烧到800℃后的样品

图5为介孔氧化铝的N₂吸附/脱附分析；

图6为介孔氧化铝的热重分析。

具体实施方式

(1)1，2-二(1-甲基咪唑)溴化乙烷的合成与表征