[发明专利]一种结晶型三氧化二铝的合成方法

说明书

本发明涉及化学合成领域，特别提供了一种结晶型γ-Al₂O₃的合成方法。

在催化学科的发展过程中，各种形态的氧化铝占有重要的地位。它不仅用作多个石油、化工过程催化剂的担体，而且在吸附、表面科学、催化基础研究中亦起过十分重要的作用。

通常，氧化铝的制备有酸法、碱法、醇铝法三种，目前主要采用碱法，即由氢氧化铝和氢氧化钠出发制备偏铝酸钠溶胶，再用酸调节其pH值生成氢氧化铝沉淀，再经进一步热处理而制备。其中视其沉淀的条件及热处理的方式和条件又可以得到不同结晶形态的氧化铝。然而用上述方法所制备出的各种形态的氧化铝，虽然均具有其特征的XRD峰谱，但在SEM的观测中却得不到边界分明的结晶形貌。

本发明的目的在于提供一种γ-Al₂O₃的合成方法，其可以较低成本地生产出高品质的结晶型γ-Al₂O₃。

本发明提供了一种结晶型γ-Al₂O₃的合成方法，包括铝溶胶制备、热处理及烘干、焙烧步骤，其特征在于：热处理在微波辐射条件下进行，微波频率2.0～20.0GHz，功率在50～2000瓦，保持沸腾回流2～3小时。

本发明中微波辐射作用方式可以是微波水热合成或微波回流合成。

本发明中铝溶胶制备过程是将无机碱溶液加热至沸腾，在不断搅拌下加入铝盐或铝水合物，完全溶解后加水稀释，冷却静置；所用无机碱为氢氧化钠或氢氧化钾；铝水合物为氢氧化铝或薄水铝石；所用铝盐为硫酸铝、硝酸铝或氯化铝。

由于在微波条件下可以使水分子激活形成非氢键缔合的活性水分子，由于微波的内场加热形式和高频振荡，在合成体系中形成了无梯度的均匀的热分布和浓度分布环境，因此利用微波进行合成就不仅极大地加速了合成、晶化的速度，而且可极大地改善目的产物的品质。本发明正是由于微波辐射的引入促进了铝溶胶中Al(OH)₃结晶的生成，进而获得结晶型γ-Al₂O₃。对这种结晶型γ-Al₂O₃的性能测试表明，与通常方法制备的样品相比，结晶型γ-Al₂O₃具有较为单一的孔分布，较小的比表面，较弱的酸性。

下面结合附图通过实施例详述本发明。

附图1为实施例1γ-Al₂O₃的XRD谱图。

附图2为实施例1γ-Al₂O₃的扫描电镜照片(×500)。

附图3为比较例1γ-Al₂O₃的扫描电镜照片(×500)。

附图4为比较例2γ-Al₂O₃的扫描电镜照片(×1000)。

附图5为实施例1γ-Al₂O₃的孔径分布。

附图6为比较例1γ-Al₂O₃的孔径分布。

附图7为γ-Al₂O₃的NH₃-TPD图，其中(a)为比较例1样品，(b)为实例1样品。

附图8为微波回流加热装置示意图。

实施例1

采用能够通过微波且不吸收微波的物质(聚四氟乙烯、玻璃、陶瓷)作为反应器材料，对商用微波炉进行改进，组装成微波合成装置如图8所示。

将64.0g氢氧化钠溶于100ml脱离子水中，配制成16mol/L的氢氧化钠溶液，加热至沸腾后逐步加入62.4g氢氧化铝粉末，搅拌溶解后稀释至400mL，将得到的偏铝酸钠溶胶置于自制的微波回流加热装置中，在微波辐射下保持沸腾3小时后冷却、静置。将所得的沉淀用脱离子水洗涤数次至中性，在120℃下烘干，马福炉中按照250℃1h、350℃1h、450℃1h、600℃3h顺序焙烧，得到白色粉末样品。其XRD谱如图1所示，其扫描电镜照片如图2所示。其孔径分布如图5，NH₃-TPD如图7中(b)。

对比例1

将硫酸铝配成6％水溶液，在不断搅拌下滴加20％浓度的氨水，至pH值为8～9，将生成的沉淀物用加入少量氨水的去离子洗涤，以实例1的条件烘干、焙烧，其XRD图同实例1，扫描电镜照片(图3)无结晶形貌。孔径分布见图6，NH₃-TPD如图7中(a)。

对比例2