[发明专利]一种整体式大孔氧化铝及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种整体式大孔氧化铝及其制备方法，属于无机材料制备领域。

背景技术

整体式大孔氧化物由于具有较大的孔道结构、较高的比表面积、良好的热稳定性，广泛用于多相催化剂、催化剂载体、吸附分离材料、色谱填料、电极材料、声阻及热阻材料等领域。

《Chemical Material》(2004年，16卷，4245～4256页)报道了以丙烯酰胺为有机单体，N，N～亚甲基双丙烯酰胺交联剂，分别以Triton X-405和PVA为表面活性剂和稳定剂，以矿物油为分散相，以过硫酸铵和四甲基乙二胺作引发剂，通过乳液聚合反应制备了多孔聚合物泡沫微球模板，然后向这种聚合物微球模板分别填充SiO₂、Al₂O₃、TiO₂和ZrO₂的前驱物，经转化后，最后焙烧除去模板得到相应的大孔氧化物材料，其大孔孔径可在微米级到毫米级之间控制。这种方法中，模板的制备需要使用表面活性剂、稳定剂，制备过程比较繁琐，且所用原料包括表面活性剂成本较高，所用丙烯酰胺有机单体具有致癌性。此外，在通过焙烧去除模板时，排放物刺激性较强，对环境污染较大。

中国化学(2006，第24卷第7期，955～960页)报导了以高浓度乳液聚合方法制备了大孔聚丙烯酰胺泡沫模板，通过溶胶-凝胶法，将异丙醇钛的异丙醇溶液渗透到聚合物泡孔材料中制备出了尺寸为毫米级的多孔二氧化钛陶瓷材料。与上篇专利相似，所用原料成本较高，所用丙烯酰胺有机单体具有致癌性，在通过焙烧去除模板时，排放物刺激性强，对环境污染较大。

J Mater.Sci.(2009年44卷，931～938页)报导了以高浓度乳液聚合方法制备了大孔聚苯乙烯泡沫模板，然后向模板中填充氧化铝水溶胶，经转化后，通过焙烧去除模板得到整体式大孔氧化铝的技术。这种技术以苯乙烯为有机单体，二乙烯基苯为交联剂，SPAN-80为表面活性剂，以偶氮二异丁腈为引发剂，所用有机原料及表面活性剂的成本相对较低，但这种方法，由于采用高浓度乳液聚合，所消耗的有机单体较多，且苯乙烯单体为芳烃化合物，具有一定毒性，同时，在通过焙烧去除模板时，排放物刺激性较强，对环境造成污染。

CN 101200297A公开了整体型大孔氧化铝的制备方法：采用反向浓乳液法以苯乙烯和二乙烯苯为单体制备整体式大孔有机模板；以异丙醇铝或拟薄水铝石为前驱物制备Al₂O₃水溶胶；将Al₂O₃水溶胶填充到整体式大孔有机模板中；填充后的整体型有机/无机复合物经干燥，于600℃～900℃焙烧脱除模板，得到整体型大孔氧化铝。该方法的优点在于制备过程简单易行，制得的整体式大孔氧化铝具有微米级互相连通的大孔孔道，孔径为1～50μm。该方法制备整体式大孔氧化铝简单易行，但该方法中水相的体积分数占75％～90％，相应地有机单体的体积分数相对较低，本方法在降低有机单体消耗的同时，所制备的模板的制备效率也较低，不利于后继步骤大孔氧化铝的批量制备。同时与上述专利相似，有机单体具有一定毒性，并且在通过焙烧去除模板时，排放物刺激性较强，对环境造成污染。

总之，目前整体式大孔氧化铝制备方法一般采用有机高聚物模板法。大孔氧化铝的制备至少三个步骤：(1)以有机物为原料，通过聚合反应制备有机高聚物模板：(2)将整体式大孔氧化物的前驱物填充模板，填充后的前驱物在模板中进行转化：(3)焙烧去除模板，得到整体式大孔氧化物。这些工艺过程使得整体式大孔氧化铝材料的制备普遍存在制备模板的单体具有一定毒性、模板用量较大、制备成本较高、工艺实施较为繁琐等问题。同时，还存在焙烧过程中的排放物对环境污染的问题。

发明内容

为了克服现有技术中的不足，本发明提供了一种整体式大孔氧化铝的制备方法。该方法模板无毒且用量少，过程简便易行，并且在焙烧过程排放物无特殊气味，对环境污染小。

本发明整体式大孔氧化铝的方法，包括：

(1)把铝源、聚乙二醇以及选自低碳醇和水至少一种混合均匀；

(2)将低碳环氧烷烃加入步骤(1)所得的混合物中，混合均匀；

(3)将步骤(2)得到的产物于15～70℃下老化5～72小时，优选老化温度25～45℃，老化时间为24～48小时；

(4)然后用低碳醇浸泡步骤(3)老化后的混合物1～72小时，优选为24～48小时。

(5)将步骤(4)所得的混合物除去液相后，经干燥和焙烧，得到所述的整体式大孔氧化铝。