[发明专利]氧化铝

说明书

本发明涉及氧化铝，具体而言，涉及粉末或聚集体形式的三氧化铝，其颗粒具有多孔蜂巢结构，并且其可用作用于化学、食品和制药工业的催化剂载体、吸附剂和过滤器。

具有多孔结构的氧化铝是已知的，其特征在于：不超过其总体积5％的孔由大于的孔(“大孔”)组成，以及较大的孔体积(大于0.8сm³/g，根据压汞测定法)和孔体积分布的双峰特性，即孔体积分布使得当将逐渐增加的孔体积绘制成孔直径的函数时，所得的曲线具有两个极大值(俄罗斯专利号2281161,B01J21/04，2004年12月10日公布)。

该给定氧化铝的缺点包括小的孔直径，这限制了其作为催化剂载体、吸附剂和过滤器填料的用途，特别是在用于催化剂合成过程中和用作含有雾滴(dropletmoisture)的气体的干燥剂时。

与提出的发明最接近的是单独的颗粒形式的大孔-介孔(macro-mesoporous)氧化铝，其中孔的蜂巢结构归因于使用酵母作为生物模板(bio-template)。该氧化铝的多孔结构的特征在于：迷宫形式的尺寸为1.5μm～3μm的大孔的混乱排布，其壁含有尺寸为3nm～4.5nm的相互连接的孔(YuanMa,QinglianWei,RuowenLing,FengkaiAn,GuangyuMu,YongminHuang.Synthesisofmacro-mesoporousaluminawithyeastcellasbio-template.MicroporousandMesoporousMaterials.Elsevier,165(2013),р.177–184,2012)。

该氧化铝的缺点是大孔的混乱的迷宫式排布，这增加了流体阻力，并且阻碍了参与各种过程的物质进入颗粒内并到达该氧化铝的内表面，在内表面可发生催化反应和吸附。

此外，还可以认为生产此类氧化铝的过程的复杂性和冗长性也是缺点。

本发明试图解决的问题是将具有蜂巢结构的孔的多孔氧化铝的类型扩展至微米尺寸范围。技术效果是实现了该目标。

上述技术效果的实现在于：构成具有多孔结构的单独颗粒的氧化铝颗粒的孔隙率总计为60％～80％，而所述多孔结构呈现出致密堆积的延伸的并行通道，所述通道的尺寸为：直径0.3μm～1.0μm，长度至多50μm。

当使用此类氧化铝时，可以使参与各种过程的物质更容易进入颗粒内并使其可以到达氧化铝的内表面，在内表面可发生催化反应和吸附。

通过附图解释本发明的主旨。图1示出了氧化铝颗粒的外表面，其中孔的开口显露在外部，证明了其致密堆积。图2示出了氧化铝颗粒的解理(cleavage)，显示了并行通道的延伸程度。

所述氧化铝如下生产。

将六水合氯化铝晶体在20℃～80℃的温度下用过量的氨水溶液(NH₃含量为25重量％)处理，由于反应的放热效应该温度在反应过程中上升。用氨水溶液处理过的颗粒在视觉效果上保留了其外部形状以及六水合氯化铝原始晶体的尺寸，但是他们由多形改性软水铝石(AlOOH)形式的氢氧化铝构成(根据X射线相分析)。将软水铝石颗粒用水洗涤，直到介质为中性，将其在105℃干燥至恒重，并且在650℃～750℃的温度烘烤1小时。

如此获得的氧化铝具有γ多形改性，并且以重量％计含有：Al₂О₃98.6；Na₂O0.005；Fe₂O₃0.01；SiO₂0.01；Cl^-<0.01。

所得氧化铝颗粒被延伸的并行通道(孔)穿孔，所述通道的开口显露在外表面上。通道的尺寸为：直径0.3μm～1.0μm，长度至多50μm。基于显微照片的测量而数学测定的颗粒孔隙率为60％～80％。

当使用此类氧化铝时，可以促进参与各种过程的物质进入内部，这使得可以到达氧化铝的内表面，在内表面可发生催化反应和吸附。

在该氧化铝制备过程中，没有水合铝化合物再沉淀。因此，所得颗粒的尺寸，进而孔的长度，仅由起始物质六水合氯化铝的初始尺寸确定。

经实验确定，该氧化铝的吸湿性为0.62сm³/g。因此该物质具有较高的吸收雾滴的能力。