[发明专利]一种介孔氧化铝及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及无机材料制备领域，具体地，本发明涉及一种介孔氧化铝及其制备方法。

背景技术

介孔氧化铝具有较高的比表面积、较窄的孔径分布和均一的孔道而广泛用作吸附剂、催化剂及催化剂载体。目前，关于介孔氧化铝制备的专利和文献报道已有不少，如CN102219242A，CN101024503A，CN 101993102A，CN 101597077A，CN102219243A均以无机铝盐作为铝盐源如硝酸铝、氯化铝及硫酸铝，分别以P123，聚乙二醇1540，甲基纤维素，氨基酸型表面活性剂，葡萄糖为模板剂制备介孔氧化铝；CN101829552A以硝酸铝为铝源，以CTAB为模版，制备介孔氧化铝，其采用了有机溶剂，成本较高，存在安全隐患，同时反应采用高压釜，反应温度较高，能耗较高，并且制备的介孔氧化铝比表面积不够大，不能满足需要。CN101372342A，CN1958450A分别采用有机铝源，离子液体，直链羧酸为模板剂制备介孔氧化铝。HoSeok Park等（HoSeok Park，et al.,Chem.Mater.2007,19,535-542）以异丙醇铝作为铝源，室温离子液体C16MimCl作为模板剂，合成出大孔容介孔氧化铝，所得产品的孔径为9.9nm，孔容为1.46cm³/g。MingzhuLiu and Huaming Yang（Mingzhu Liu and Huaming Yan，Colloids and Surfaces A:Physicochem.Eng.Aspects 371(2010)126-130）以硝酸铝为铝源，P123作为模板剂制备出大孔和介孔复合的氧化铝。但是，现有技术制备的介孔氧化铝存在比表面积不够大，无法满足现有需要，或者制备方法复杂等问题。

含有氧化铝的天然矿物资源主要有高岭土、珍珠陶土、膨润土、叶腊石（Al₂O₃≥16%）、蒙脱石、迪凯石（含Al₂O₃25%-30%）、埃洛石（Al₂O₃约为37.3%）、矸子土、粘土和煤矸石（Al₂O₃约为16～36%）等。这些矿物资源在我国具有较为丰富的储量，氧化铝含量大约为16～37.3%。但大部分仍处于初级加工阶段；其中还有部分矿物以废弃物的形式堆放，以煤矸石为例，煤矸石是采煤过程和洗煤过程中排放的固体废物，历年已积存煤矸石约10亿吨，并且每年仍继续排放约1亿吨。其主要成分是Al₂O₃、SiO₂，Al₂O₃含量约为16～36%。因此，煤矸石等富含氧化铝的天然矿物可作为生产介孔氧化铝的原料。

以含氧化铝的天然矿物资源为原料制备氧化铝的专利报道已有不少，如专利CN102180493A，CN101857251A，CN101172632A，CN1281820A，CN101857230A，CN102180491A、CN101759209A，CN1915829A，CN101234774A，CN101450811A等，但基于以含氧化铝的天然矿物资源为原料，经过前处理后制备介孔氧化铝的报道的文献为数不多，Okada等（J.Mater.Chem.,1995,5(8),1241-1244.J.Mater.Chem.,1997,7(8),1615-1621.J.Mater.Chem.,1998,8,2863-2867）采用碱处理焙烧后的高岭土，Yu zhanglong等（Ind.Eng.Chem.Res.2011,50,8524-8528.）采用柠檬酸浸取偏高岭土，以氨水为pH调节剂，加入碳酸氢铵，制备碳酸铝铵中间体，然后进行程序升温焙烧碳酸铝铵中间体，得到介孔氧化铝。

纵观文献报道，主要以有机铝或无机铝化工原料作为铝源制备介孔氧化铝，而以天然矿物原料基本上用于制备普通氧化铝。

因此，开发一种以天然矿物为原料、制备方法简单，获得大比表面积、孔径分布均匀的介孔氧化铝是所属领域技术难题。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种介孔氧化铝的制备方法。所述方法以含氧化铝的天然矿物为原料，以酸浸取结合除杂工序，以非离子型模板剂曲拉通X-100为模板剂制备介孔氧化铝，以离子型模板剂十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）为模板剂制备大孔容介孔氧化铝。

本发明采用氧化铝的天然矿物资源为原料制备介孔氧化铝，实现非金属矿物资源的高附加值利用。