[发明专利]一种大孔氧化铝及其制备方法

说明书

本发明公开了一种大孔氧化铝的制备方法。该方法是把铝源、低分子量聚乙二醇以及选自低碳醇和水至少一种的组分充分混合均匀，将吡啶加入混合物中，再经密闭加压、老化、浸泡、干燥和焙烧得到大孔氧化铝。本发明使用低分子量聚乙二醇为原料，价廉易得。所得大孔氧化铝大孔直径在30~600nm，孔隙率可达60%~90%。本发明方法所得的大孔氧化铝可应用于大分子多相催化以及吸附分离、色谱填料等领域。

技术领域

本发明涉及一种大孔氧化铝的制备方法，特别涉及一种具有均匀贯穿大孔的氧化铝材料的制备方法，属于无机材料制备领域。

背景技术

大孔氧化铝作为一种良好的加氢催化载体材料，在炼油工业中有着广泛的应用。目前大孔氧化铝的主要制备方法有：(1) pH值摆动法；(2)扩孔剂法；(3)模板法。上述方法的缺点具有扩孔能力有限、所得到的大孔主要来源于晶粒间隙孔、大孔孔径有限、大孔空间分布随机性较大且孔的三维贯通性不强等缺点。这些不足在催化应用中会导致大分子物料的传质效率受到一定的限制。

CN 1184078A采用并流成胶生成的氢氧化铝作为晶种，利用pH值的摆动控制氧化铝晶粒生长及尺寸，使晶粒间形成较大的孔道。通过控制制备条件，可以得到孔径范围为4~10nm、10~30nm或20~60nm的孔体积占总孔体积70%以上的氧化铝。但该方法的总体造孔作用较为有限，所得孔径尺寸一般小于100nm，大孔的分布较为弥散，贯通性较弱。

US 4448896、US 4102822及EP 0237240采用碳黑、淀粉和碳纤维为扩孔剂制备大孔氧化铝，所用物理扩孔剂的用量为氧化铝的l0wt%以上，上述方法是在氧化铝前躯物中加入物理扩孔剂，扩孔剂的用量大，形成的大孔孔分布弥散，大孔孔道为墨水瓶型，孔口较小，孔道不能形成连续贯穿孔道，对大分子的传质作用较差。

CN201010221297.6公开了一种整体式大孔氧化铝的制备方法。该方法包括以下步骤：把铝源、聚乙二醇以及选自低碳醇和水至少一种混合均匀之后，将环氧烷烃加入所述的混合物中，经老化、浸泡、干燥和焙烧得到整体式大孔氧化铝，其中聚乙二醇的粘均分子量为10000到2500000。该方法是依据高分子的聚乙二醇一定条件下在凝胶中诱发产生固液分离现象而造孔，但面临的问题是：(1)由于高分子量聚乙二醇的制备难度较大，成本较高，来源有限，这导致用于制备大孔氧化铝时成本的攀升；(2) 更容易生成1μm以上的大孔，而对于小于1μm的大孔较难控制，实施例中得到的均为1μm以上的大孔；(3) 所得大孔之间表观孤立，空间连贯性较差，不利于大分子的传质。

发明内容

针对现有技术中的不足，本发明提供了一种低成本的大孔氧化铝的制备方法。该方法所制备的大孔氧化铝，大孔直径为50~600nm，大孔分布均匀且大孔三维贯通，有利于大分子的扩散和传质，该方法制备成本低、适于工业应用。

本发明的大孔氧化铝的制备方法，包括如下内容：

（1）把无机铝源、聚乙二醇、低碳醇和/或水混合均匀，然后加入吡啶混合均匀，形成凝胶；其中聚乙二醇的粘均分子量为2000~8000；

（2）步骤（1）得到的凝胶产物经缓慢加压至2~15MPa，在温度为10~80℃下老化1~72小时，优选缓慢加压至2~8MPa，老化温度25~60℃，老化时间为5~24小时；

（3）经步骤（2）老化后，缓慢卸压至常压，然后用低碳醇或低碳醇与水的混合液浸泡老化后的混合物一定时间；

（4）步骤（3）所得的混合物除去液相后，经干燥和焙烧，得到大孔氧化铝。

本发明方法中，以步骤（1）加入物料总重量为基准，水和/或低碳醇的加入量为10%~60%，铝源加入量为15%~45%，优选为20%~40%，聚乙二醇的加入量为1%~15%，优选为3%~7%。

本发明方法中，所述的吡啶与Al³⁺的摩尔比为3.0~9.0，优选为3.5~7.0。