[发明专利]一种多孔氧化铝纳米纤维及其制备方法

说明书

本发明涉及纳米纤维技术领域，提供了一种多孔氧化铝纳米纤维及其制备方法。本发明以氢氧化铝为铝源，以铵盐或酰胺类化合物为改性剂，通过活性氢氧化铝和改性剂的水热晶化得到氧化铝前驱体，焙烧后得到多孔氧化铝纳米纤维。本发明提供的制备方法步骤简单，成本低，水热晶化母液可以循环使用，无废液排放，节能环保，是一种绿色工艺，适合工业化生产；并且本发明使用廉价、易得的工业氢氧化铝为铝源，与可溶性铝盐相比，能进一步降低生产成本；本发明制备的氧化铝前驱体比表面积高达505.4m²/g，孔容达到2.70cm³/g，经焙烧后所得多孔氧化铝纳米纤维比表面积达到318.3m²/g，孔容达到2.10cm³/g。

技术领域

本发明涉及纳米纤维材料技术领域，特别涉及一种多孔氧化铝纳米纤维及其制备方法。

背景技术

氧化铝由于具备高的比表面、丰富的孔隙及优异的化学特性被广泛用于催化剂、催化剂载体、吸附剂或复合材料中。加氢精制是改善油品质量的重要手段之一，加氢精制可以降低原料油的杂质含量。在加氢精制过程中，常使用氧化铝作为催化剂的载体，氧化铝具有丰富的孔结构，从而提高催化活性和选择性。

随着原油质量的下降，具备大孔容的氧化铝受到石油化工行业的关注，大孔体积会降低重油大分子的内部扩散阻力，还能提高催化剂的活性和选择性。通过溶胶-凝胶法和沉淀法等方法可以合成大孔容氢氧化铝，其高温焙烧后可以得到大孔容氧化铝。溶胶-凝胶法一般使用有机铝源，但有机铝源成本高，环境不友好。沉淀方法制备氧化铝一般利用偏铝酸钠和酸性铝源(例如，硫酸铝，硝酸铝等)分别和二氧化碳气体以及碱类发生沉淀反应得到氢氧化铝。但工业上制备的氧化铝一般孔容较低，工业氧化铝的比表面积一般低于250m²/g，孔容在0.5cm³/g左右。

研究表明，氧化铝微观形貌对其孔结构特性具有很大影响，纳米纤维结构由于随意堆叠，纤维之间接触面积低，形成大量间隙孔，并且这种结构表现出很强的耐烧结特性。

本团队发明了一种合成碱式碳酸铝铵及其热解制备高比表面氧化铝的绿色工艺(CN109292802 A)，但该方法制备的氧化铝孔容比较低，限制了其在加氢精制中的应用。

专利(CN103911686)以硝酸铝和尿素在有机模板剂辅助下合成碱式碳酸铝铵纤维，该方法因为模板剂的使用，成本较高，并且环境不友好，不利于工业化生产。

发明内容

有鉴于此，本发明目的在于提供一种多孔氧化铝纳米纤维及其制备方法，本发明制备的多孔氧化铝纳米纤维比表面积高、孔容大，且制备方法简单、无需使用有机模板剂、无废液排放、对环境友好、适合工业化生产。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

一种多孔氧化铝纳米纤维的制备方法，包括以下步骤：

(1)将活性氢氧化铝、改性剂和水混合进行水热晶化，固液分离后得到氧化铝前驱体和水热晶化母液；

(2)将所述氧化铝前驱体焙烧，得到多孔氧化铝纳米纤维；

其中，所述活性氢氧化铝由氢氧化铝经活化气氛活化得到；所述改性剂包括铵盐和酰胺类化合物中的一种或几种。

优选的，所述活化气氛包括氢气、氧气、氮气、空气、二氧化碳、氩气和氦气中的一种或几种；所述活化的温度为100～800℃，时间为5～6h。

优选的，所述铵盐包括醋酸铵、硝酸铵、氯化铵、硫酸铵、柠檬酸铵、酒石酸铵、碳酸铵、碳酸氢铵和草酸铵中的一种或几种；

所述酰胺类化合物包括甲酰胺、乙酰胺、尿素和缩二脲中的一种或几种。

优选的，所述改性剂和活性氢氧化铝中Al元素的摩尔比为0.5～20:1。