[发明专利]纳米片自组装分级结构γ-AlOOH空心微球、制备方法及应用

说明书

本发明属于γ‑AlOOH材料技术领域，具体涉及一种纳米片自组装分级结构γ‑AlOOH空心微球、制备方法及应用，本研究以Al₂(SO₄)₃为铝源、尿素为沉淀剂、十六烷基三甲基溴化铵为模板剂，水热合成了具有高羟基暴露面的纳米片自组装分级结构γ‑AlOOH空心微球。本发明制备的γ‑AlOOH分级结构空心微球兼具片状形貌和空心微球状形貌γ‑AlOOH的共同优势：具有高羟基暴露面的六边形纳米片分级结构单元具有极高的化学活性；空心微球状整体形貌使样品具备了在分散介质中分散性好、流动性好、不宜团聚等的优势，因此该产品能够在污水处理、催化剂生产、陶瓷材料基体制备等多个领域得到广泛的应用。

技术领域

本发明属于γ-AlOOH材料技术领域，具体涉及一种纳米片自组装分级结构γ-AlOOH空心微球、制备方法及应用。

背景技术

γ-AlOOH又称为勃姆石或一水软铝石，是热解制备活性氧化铝的主要前驱体，其自身也具有较大的比表面积和化学活性，可以作为吸附剂和催化剂的载体。合成纳米γ-AlOOH的方法有很多，有金属醇盐水解法、水热法以及溶胶-凝胶法，目前已经合成了各种形貌的γ-AlOOH，如球形、纤维状和带状等。研究者们普遍认为γ-AlOOH作为吸附剂使用时，其吸附性能的优劣主要取决于样品本身的尺寸、微观形貌、比表面积的大小以及样品的表面化学活性。因此，每合成一种新结构的γ-AlOOH，其产品就会有不同的化学活性。由于γ-AlOOH在催化剂、精细陶瓷等方面具有广泛的应用，因此开发出越多形状的γ-AlOOH材料，越有利于扩展这方面的应用。

但是，现有技术在制备γ-AlOOH材料的过程中，过度强调对材料比表面积的提升，忽视了对材料特殊形貌所暴露出来的具有高化学活性的特殊晶面的调控。导致γ-AlOOH材料即便能够获得极高的比表面积，但是在实际应用过程中的吸附能力有限。例如：孟范成等人在“核桃状3D分级结构γ-AlOOH无模板水热合成及对刚果红吸附性能研究”中制备了单分散、尺寸均一的核桃状分级结构γ-AlOOH，比表面积为101.3m²/g，对刚果红的最大吸附量仅为98.8mg/g。刘辉等人在“微波水热合成γ-AlOOH和γ-Al₂O₃纳米片”制备得到γ-AlOOH片状结构产物，其比表面积为110m²/g，对刚果红的最大吸附量为40mg/g。李秀峡等人在“空心椭圆状分级结构γ-AlOOH的无模板水热制备及吸附性能研究”中制备了空心椭圆状分级结构γ-AlOOH，该结构勃姆石的比表面积为147.45m²/g，对刚果红的最大吸附量仅为99mg/g。权婷婷等人在“捆束状分级结构γ-AlOOH的无模板水热制备及吸附性能研究”中制备了具有捆束状分级结构的γ-AlOOH，其比表面积为151.20m²/g，对刚果红的最大吸附量仅为98.6mg/g。任海深等人在“纳米γ-AlOOH分级结构溶剂热制备及吸附性能研究”中制备了具有叶片状分级结构的γ-AlOOH，比表面积约为168.6m²/g，对刚果红的最大吸附量仅为98mg/g。

以上文献中所制备的各种形貌的γ-AlOOH分级结构产物，其比表面积均大于本发明所制备的γ-AlOOH，但其对刚果红的吸附能力均有限。综上，现有技术存在的问题是，制备出的γ-AlOOH虽然具有较大的比表面积，但是其吸附能力有限。

发明内容

本发明提供的一种纳米片自组装分级结构γ-AlOOH空心微球、制备方法及应用，解决了现有技术中制备出的γ-AlOOH虽然具有较大的比表面积，但是其吸附能力有限的问题。

本发明的目的是提供一种纳米片自组装分级结构γ-AlOOH空心微球的制备方法，包括以下步骤：

S1，将硫酸铝、尿素和十六烷基三甲基溴化铵溶于蒸馏水中，其中硫酸铝、尿素、十六烷基三甲基溴化铵的摩尔比例为1：2-6：0.1-0.8；搅拌30-60min，得到透明澄清的溶液；