[发明专利]整体型大孔氧化铝的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种整体型大孔氧化铝的制备方法，属于整体型多孔无机氧化物的制备技术。

背景技术

整体型大孔氧化物由于其具有微米至毫米级的大孔孔道、高比表面积、高阻尼性能、良好的热稳定性、较低的介电常数等特性而备受关注，广泛地应用于催化剂载体、吸附材料、分离材料、色谱填料、吸音和减震材料、光纤通信等领域。

目前整体型大孔氧化物的制备使用有机模板法。该方法以具有大孔结构的整体型有机高聚物为模板，制备步骤主要包括：(1)整体型有机模板的制备；(2)目标产物前驱液的制备；(3)向模板中填充前驱液；(4)焙烧脱除有机模板。关于步骤(1)中整体型有机模板的制备，要求原料廉价易得，聚合方法简单快捷，得到的有机模板中的大孔孔径可调。Maekawa等[Adv.Mater.2003，15(7～8)：591～596]采用浓乳液的方法制备了整体型有机模板，该方法制备的模板具有互相连通的大孔，孔道尺寸在1μm左右。但在模板制备过程中加入的表面活性剂、稳定剂和分散剂种类繁多，条件配比不容易控制，同时使用的表面活性剂和稳定剂等价格昂贵。任剑[Chin.J.Chem.2006，24(7)：955～960]等以环己烷为分散相，采用浓乳液法制得整体型聚丙烯酰胺泡沫模板，该方法制备得到的整体型有机模板的泡孔尺寸在1～2μm。但制备模板的条件不易控制，由于以环己烷为分散相，成型过程会出现体积收缩，模板形状不好控制。

关于步骤(2)中目标产物前驱液的制备，以往文献中均采用目标产物的醇溶胶进行填充。这种方法一方面由于醇的挥发造成的填充不均匀，导致机械强度下降；另一方面醇溶胶与有机模板润湿性好，造成填充过量，从而导致孔道不连通，孔体积减小。

发明内容

本发明的目的在于提供一种整体型大孔氧化铝的制备方法，该方法简单易行，制得的整体型大孔氧化铝具有微米级互相连通的大孔孔道。

本发明是通过下述技术方案加以实现的，一种整体型大孔氧化铝的制备方法，其特征在于包括以下过程：

(1)模板的制备

将以体积比为V(二乙烯苯)/V(苯乙烯)＝1∶3.8～4.4的苯乙烯(styrene)和二乙烯苯(DVB)为单体，加入质量为总单体质量2％～20％的表面活性剂司班80，及质量为总单体质量0.1％～2％的引发剂偶氮二异丁腈(AIBN)均匀混合后为油相。在搅拌下向油相中加水，使水相的体积分数在75％～90％，得到反相浓乳液。将浓乳液倒入模具中，50～65℃密封聚合24～48h，60～90℃干燥24～48h，得到整体型有机大孔模板。

(2)Al₂O₃水溶胶的制备

以异丙醇铝为原料，按摩尔比为n(异丙醇铝)/n(H₂O)＝1∶50～200将异丙醇铝加入去离子水中，在搅拌回流下80～90℃水解反应0.5～2h，90～95℃敞口除醇1～2h，加硝酸使pH为3～4实现胶溶，90～95℃老化5～24h，得到Al₂O₃水溶胶；或以拟薄水铝石为原料，按摩尔比为n(拟薄水铝石)/n(H₂O)＝1∶20～50将拟薄水铝石加入去离子水中，搅拌形成悬浮液，常温下加硝酸使pH为3～4实现胶溶。继续搅拌2～5h，得到稳定的Al₂O₃水溶胶。

(3)Al₂O₃水溶胶的填充

向步骤(1)制得的整体型有机大孔模板中填充步骤(2)制得的Al₂O₃水溶胶，填充后去除模板表面多余溶胶，将该整体型有机/无机复合物在60～90℃鼓风干燥12～24h。重复填充和干燥过程2～6次。

(4)模板的脱除

将步骤(3)制得的整体型有机/无机复合物以升温速率为0.1～5℃/min升温至600～900℃焙烧1～8h，得到整体型大孔氧化铝。

本发明具有以下优点：制备过程简单易行。反相浓乳液法制备整体型大孔聚苯乙烯模板，原料廉价，操作简单。前驱液采用Al₂O₃的水溶胶，制得的整体型大孔氧化铝具有微米级互相连通的大孔孔道，孔径为1～50μm，如此结构的整体型大孔氧化铝适用于作为催化剂载体、吸附材料和分离材料。可以根据需要，设计制备不同形状大小和孔道尺寸的整体型有机模板，从而制备成不同形状大小和孔道尺寸的整体型大孔氧化物。

附图说明

图1为本发明实施例1制得的整体型大孔模板的SEM图