[发明专利]一种制备系列异形分级拟薄水铝石的水热方法

说明书

技术领域

本发明属于材料化学制备技术领域，特别是关于一种制备系列异形分级拟薄水铝石的 水热方法。

背景技术

拟薄水铝石是一类结晶不完善的薄水铝石，作为在催化和吸附等领域广为应用的 γ-Al₂O₃的前驱物，它在400℃～700℃之间焙烧制备γ-Al₂O₃的过程中形貌往往不发生变 化，也就是说，γ-Al₂O₃的形貌往往取决于其前驱体的形貌。已成功制备的异形拟薄水铝 石/γ-Al₂O₃包括纳米管、纳米线、纳米带、纳米纤维、纳米棒、胡须状、花状、甜瓜状和 纳米薄片组成的微球等[Zhang，L.；Zhu，Y.J.J.Phys.Chem.C 2008，112，16764.]。拟薄水铝 石的物化性质与使用性能不仅与其结晶程度密切相关，也与其形貌密切相关。例如，Gao 等人[Gao，P.；Xie，Y.；Chen，Y.；Ye，L.N.；Guo，Q.X.J.Cryst.Growth 2005，285，555]研究发 现，拟薄水铝石的形貌可能对其光学性质产生影响。他们在180℃下水热处理铝箔片-丁 二酸二异辛酯磺酸钠-水的体系72h，制备了平均宽度为10nm的单晶拟薄水铝石纳米带， 其光致荧光谱发生了0.72eV的蓝移。

因此，拟薄水铝石形貌的可控制备受到了研究者的关注。

在铝酸钠、醇铝、氢氧化铝和无机铝盐等制备拟薄水铝石的原料以及醇铝水解法、酸 沉淀法、碱沉淀法与水热法等制备拟薄水铝石的液相法中，基于廉价无机铝盐的水热法因 为在很大程度上可以实现形貌多样的拟薄水铝石和γ-Al₂O₃的制备而受到了研究者的关 注。例如，CN101367535报道了一种无模板制备γ-Al₂O₃空心微球抛光材料的水热方法， 在硫酸铝、硫酸铝铵和硫酸铝钾等铝盐的水溶液中加入尿素，控制尿素和Al³⁺的摩尔比为 2～2.5∶1，经160～180℃下水热反应1～3h后冷却、分离、洗涤、真空干燥，可以制备拟 薄水铝石空心微球。CN101357771随后公开了一种高比表面积拟薄水铝石微球的水热制备 方法，它是将少量酒石酸钠与硫酸铝钾、硫酸铝铵、硫酸铝或其任意比例的混合物混合， 形成Al³⁺和酒石酸钠添加剂浓度分别为0.005～0.3mol/L和0.0005～0.025mol/L的溶液，控 制尿素和Al³⁺的摩尔比为1.5～2.5∶1.0，经150～200℃下水热反应1～5h后冷却、分离、洗 涤、真空干燥，制得比表面积为167.2～371.8m²/g的拟薄水铝石(核壳)空心微球。Chen 等人[Chen，X.Y.；Huh，H.S.；Lee，S.W.Nanotechnology，2007，18，285608]则报道了一种拟 薄水铝石纳米薄片和纳米线的水热制备方法，先向70mL蒸馏水中加入13mmol硝酸铝， 然后分别加入16mmol和30mmol尿素，调节溶液的pH分别约5和10，在140～200℃ 下水热处理12h后，分别得到拟薄水铝石纳米线和纳米薄片。最近，Zhang等人[Zhang， L.；Zhu，Y.J.J.Phys.Chem.C，2008，112，16764.]报道了一种由纳米薄片组装而成的拟薄水 铝石微球的微波辅助溶剂热合成方法，先将1mmol AlCl₃·6H₂O、0.5g十六烷基三甲基溴 化胺和1.2g NaOH溶解在20mL去离子水和10mL甲醇的混合溶液中，随后向其中加入 2.75mL醋酸乙酯并搅拌10min，产物经微波加热至160℃并恒温30min后，经冷却、 分离、洗涤和真空干燥后得到拟薄水铝石微球。

上述方法虽然能够制备包括(核壳)空心微球、实心微球、纳米薄片和纳米线在内的 各种异形拟薄水铝石，但存在着同种制备方法中产物形貌比较单一，或制备路线比较复杂 等缺点，尤其是以硝酸铝和氯化铝等不含硫酸根的无机铝盐为铝源时，无法直接通过水热 法制备拟薄水铝石空心微球。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种基于硝酸铝和氯化铝为铝源，尿素为沉淀剂， 通过添加一定量硫酸盐，可以在较温和的水热反应条件下，实现包括空心微球在内的系列 异形拟薄水铝石的制备方法。