[发明专利]一种大孔-介孔有序镁-铝复合氧化物材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种大孔‑介孔有序镁‑铝复合氧化物材料及其制备方法，是将无机酸、有机羧酸、嵌段共聚物非离子表面活性剂、镁源及铝源溶解于无水乙醇中，密封高压下溶剂热预处理，加入有机高聚物微球，于开放状态下挥发溶剂及450～750℃下焙烧后，得到具有有序大孔‑介孔结构的镁‑铝复合氧化物材料。本发明制备的镁‑铝复合氧化物材料具有网状三维有序的大孔结构及高度规整有序的二维六方介孔结构、较大的比表面积和孔体积，大孔及介孔孔径均一可调，且碱性镁物种可在介孔孔壁内达到原子水平上的高度均匀分散。所述镁‑铝复合氧化物材料具有较高的热稳定性，且能有效提高其对有机大分子的碱催化转化性能。

技术领域

本发明涉及一种镁-铝复合氧化物材料，特别是一种具有高比表面积和孔体积、介孔结构高度有序、大孔孔径均一可调、孔壁镁、铝物种达到原子水平高度均匀分散的高热稳定有序的大孔-介孔镁-铝复合氧化物碱性材料及其制备方法。

背景技术

有序氧化铝介孔材料因其高度规整的孔道结构、较大的比表面积和孔体积、集中且可调的介孔孔径及与强碱性物种不发生反应等优点，有利于强碱性物种在其介孔孔道内的大量引入及稳定化，从而为高性能负载型固体碱催化材料的制备带来希望，成为当今材料科学及催化等领域研究的热点。

目前，有序氧化铝介孔材料的合成主要采用“软模板法”。但很长一段时间以来，通过软模板法制备的氧化铝介孔材料多为层状孔结构或是无序“虫状孔”结构，且氧化铝介观相极不稳定，在高温焙烧脱除有机模板剂过程中，介孔结构极易坍塌，致使材料的比表面积和孔体积显著降低。其主要原因在于，铝盐水解-缩聚速率较快且难以控制，致使合成体系中铝物种与有机模板剂之间无法有效匹配并进行自组装(Chem. Soc. Rev., 2014, 43,313.)。

直至2008年，Yan等(J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 3465.)在乙醇溶剂中以P123为模板剂，使用柠檬酸或硝酸作为添加剂，借助溶剂挥发诱导自组装(EISA)法，成功制备得到了介观结构高度有序且孔径分布较窄的氧化铝介孔材料，从而为有序氧化铝介孔材料的合成以及氧化铝负载型催化剂的制备迈出了坚实的一步(J. Am. Chem. Soc. 2008,130, 15210.; Chem. Mater. 2011, 21, 9066.)。

然而，EISA法制备的有序氧化铝介孔材料的孔壁仍主要由无定型的羟基铝组成，致使在后处理浸渍碱性活性物种过程中，孔壁铝物种极易受水分子的进攻而发生骨架Al-O-Al键的水解反应，导致氧化铝介孔骨架结构的坍塌(Angew. Chem.-Int. Edit. 2008,47, 3418.)。

此外，通过传统方法制备介孔氧化铝负载型固体碱催化材料时，所得材料常为氧化铝与碱金属或碱土金属氧化物的混合物，难以实现碱性活性物种(如氧化镁)的高度均匀分散，致使催化活性位点相对较少(Micropor. Mesopor. Mater. 2010, 128, 41.)。另外，单一的介孔孔道结构不利于生物柴油等有机大分子的快速扩散，致使氧化铝介孔材料负载型固体碱催化材料表现出对有机大分子较差的碱催化转化活性(Micropor. Mesopor.Mater. 2010, 128, 41.)。

因此，如何通过简单、易重复的制备工艺，在引入大孔提高有机大分子扩散速率的同时，实现镁活性物种在氧化铝介孔孔壁内达到原子水平上的高度均匀分散以增强碱性位的可接近性，制备具有高比表面积和孔体积、介孔结构高度规整有序、大孔孔径均一可调且高热稳定性的氧化铝负载型固体碱催化材料，将在有机大分子参与的多相催化领域具有重要的实际应用价值。

发明内容

本发明的目的是提供一种大孔-介孔有序镁-铝复合氧化物材料及其制备方法，以制备出兼具有序介孔及大孔结构，且介孔孔壁中镁、铝物种达到原子水平均匀分散的氧化铝基负载型固体碱催化材料，从而有效提高其对有机大分子的碱催化转化性能。

本发明所述的大孔-介孔有序镁-铝复合氧化物材料是按照下述方法制备得到的：