[发明专利]大孔钙铝石块体的制备方法

说明书

本发明公开了一种大孔钙铝石块体的制备方法，包括以下步骤：1)、在室温下，将相分离诱导剂0.2～1.5g溶解于5～7g的混合溶剂中，均匀搅拌后，再加入九水合硝酸铝1.0g、四水合硝酸钙0.6～0.8g、模板剂0.1ml以及螯合剂0.3ml搅拌50～70min，然后加入凝胶促进剂1.5～2.5ml超声10～20秒，得均质溶液；2)、将步骤1)所得的均质溶液置于密闭容器中，在35～45℃烘箱中反应24±1小时；3)、将步骤2)所得的老化后凝胶置于50～70℃真空环境中干燥80～90h；然后于400～1100℃热处理2～4h，得到大孔钙铝石块体。

技术领域

本发明属于多孔块体材料的制备领域，具体涉及一种具有共连续大孔结构的钙铝石块体材料的制备方法。

背景技术

多孔块体是指具有一定尺寸和数量有序孔结构、呈块体状的材料。按照国际纯粹和应用化学联合会(IUPAC)定义，块体是具有一定形状、可构造、微观结构均匀、难加工的物品。因其具有相对密度低、比表面积高、渗透性好以及优越的吸附性能，多孔块体被广泛用作吸附、分离、过滤、催化等领域的载体材料，已成为多孔材料和块体材料的研究热点。

Nakanishi课题组最早报道了硅氧烷体系的溶胶-凝胶伴随相分离现象，并初步建立了溶胶-凝胶伴随相分离制备共连续结构多孔块体的理论判据。该技术原理简要描述为：在含醇盐、水溶性有机聚合物混合体系的溶胶-凝胶过程中，无机溶胶或聚合单体进行聚合形成凝胶的同时由于有机聚合物诱导发生旋节分解或亚稳态分解(SD)导致相分离，借助溶胶-凝胶转换对相分离过程进行冻结或固定，则可以获得该时间下相分离区域演化至的结构及形貌，并最终获得多孔块体。Gash课题组报道了环氧化合物调控无机盐溶胶-凝胶过程制备氧化物粉体、薄膜等新材料。在该溶胶-凝胶过程中，环氧化物通过捕捉游离质子，进行不可逆开环反应，使整个体系pH值均匀提高，从而促进体系的水解、聚合反应以及溶胶-凝胶转换。

钙铝石(Ca₁₂Al₁₄O₃₃，C12A7)是CaO-Al₂O₃二元体系中一种极具应用前景的功能材料，具有立方晶体结构，每个单胞由118个原子组成化学式[Ca₂₄Al₂₈O₆₄]⁴⁺·2O^2-，前一部分是由12个晶体学笼状结构组成的带正电结构，其余两个氧原子占据12个Ca-Al-O笼中的两个，成为“自由氧离子”，结构本身稳定，但结构中的自由氧离子可被其他离子取代，在多个领域拥有广泛的应用前景。具有分子式Ca₁₂Al₁₄O₃₃的钙铝石与C12A7有类似结构，可高效吸附并分解气相中有害的挥发性有机物。因此制备该多孔钙铝石块体有较高的研究价值。现在有学者提出使用氯化钙及氯化铝作为前驱体制备钙铝石。

非专利文献1：郭兴忠,蔡晓波,大孔钙铝石块体材料的制备及表征，无机材料学报(Journal of Inorganic Materials)2015,30(2):141-146。然而由于含氯前驱体的使用，使得钙铝石结晶过程中自由氧离子易被氯离子取代，从而形成Ca₁₂Al₁₄O₃₂Cl₂，而非纯的钙铝石化合物。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种大孔钙铝石块体的制备方法，采用该方法能获得获得孔隙率较高的具有连贯大孔(孔径≥50nm)结构的钙铝石块体材料。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种大孔钙铝石块体的制备方法，包括以下步骤：