[发明专利]一种晶型可控的分等级介孔水合氧化铝微球的制备方法

说明书

本发明涉及一种晶型可控的分等级介孔水合氧化铝微球的制备方法。所述方法包括以下步骤：取一定甲酰胺快速加入到铝酸钠溶液中，搅拌均匀；然后将该溶液快速加入到水热釜中，加热水解一段时间，冷却后将产生的白色沉淀过滤，并依次用水和无水乙醇洗涤，得到滤饼；将滤饼干燥，得到不同晶型的由二维纳米片组装而成的花状介孔水合氧化铝微球。本发明制备的不同晶型的花状氧化铝水合物微球具有良好的织构性质，改变水热时间、水热温度和甲酰胺添加量可以使其孔结构参数在以下范围内变化：比表面积103.7～250.1m²/g、孔容0.20～0.35cm³/g、平均孔径4.3～5.4nm，并且孔径集中分布在3.3～5.2nm。

技术领域

本发明属于氧化铝制备技术领域，具体涉及一种晶型可控的分等级介孔水合氧化铝微球的制备方法。

背景技术

不同晶型的氧化铝水合物(拟薄水铝石、拜耳石和三水铝石等)以及氧化铝被广泛运用于在电子、石油化工、耐火材料、陶瓷、磨料、造纸、制药以及航空等领域，尤其是活性氧化铝具有丰富的路易斯酸位点和高表面积，经常被用作催化剂或催化剂载体。多相催化反应中为了解决催化剂团聚失活、摩擦受损和回收流失等问题，通常要求催化剂具有一定的粒径分布，制备催化剂微球就可以很好的在兼顾纳米材料高表面积的特点上来增加材料的粒径和减小流体阻力。此外，贵金属催化剂基本为蛋壳型结构，球形载体更加有利于贵金属在载体表面的分布。综上，选择简单、快速、大规模、低能耗、高产率的方法制备物相稳定的球形氧化铝水合物是高性能先进材料研制的重要方向。

氧化铝通常由不同的氧化铝水合物焙烧后制得。目前氧化铝水合物微球的制备方法主要有球磨法、喷雾干燥法、均相沉淀法、溶胶——凝胶法、滴球法、模板法和水热法等，其中球磨法和喷雾干燥法已经被广泛运用，但它们制备出的氧化铝球大多大小不均一、球形度不高，并且均需要大型的设备。现在溶胶——凝胶法普遍会结合滴球法来制备粒径均一、分散性好的氧化铝微球，但铝源多会选用成本较高的有机铝盐，并且制备周期长。Xu等人(Xu D.,Jiang H.,Li M.A novel method for synthesizing well-defined boehmitehollow microspheres[J].Journal of Colloid and Interface Science,2017,504,660-668.)采用溶胶-凝胶法，选用环氧丙烷在作凝胶助剂，不用油滴成型成功制备出实心向空心转变的氧化铝微球，但制备过程复杂、周期长。而模板法普遍制备出密度较小的空心氧化铝，且模板剂较难回收，导致成本高。水热法是一项比较成熟的方法，Cai等人(Cai W.,YuJ.,Mann S.Template-free hydrothermal fabrication of hierarchically organizedγ-AlOOH hollow microspheres[J].MicroporousMesoporous Materials,2009,122,42-47；Ge J.,Deng K.,Cai W.,et al.Effect of structure-directing agents on facilehydrothermal preparation of hierarchical γ-Al₂O₃ and their adsorptionperformance toward Cr(VI)and CO₂[J].Journal of colloid and interface science,2013,401,34-39.)以尿素为沉淀剂，采用水热法分别从硫酸铝和铝酸钠制备了分等级拟薄水铝石微球。但该方法得到的晶型不可控，且选用铝酸钠作为铝源时还需要添加表面活性剂。最后就是拜耳法和CO₂法等液相沉淀法，这是目前工业上制备化学品氧化铝广泛采用的方法。工业上从铝土矿中浸出的铝的中间体以铝酸钠溶液的形式存在，但目前还鲜有在温和的条件下从铝酸钠溶液中制备出晶型可控的介孔微米级球形氧化铝的相关报道。

发明内容

为解决现有技术的缺点和不足之处，本发明的目的在于提供一种操作简便、条件温和的方法制备晶型可控的介孔花状氧化铝水合物微球。