一种高比表面积超微孔氧化铝-氧化锆复合材料的制备方法，属于无机孔材料和催化剂制备领域。具体涉及一种具有高比表面积和孔体积，且孔径介于1-2nm的微孔级氧化铝-氧化锆复合材料的制备方法的技术方案。其特征在于本发明专利技术利采用廉价易得非离子表面活性剂（软模板法）制备出高比表面积氧化铝-氧化锆材料，所制得材料具有微孔结构，其微孔孔分布为1.0-2.0nm，比表面积超过400m2/g。合成方法为：根据合成物料配比，将表面活性剂、有机羧酸和无机酸溶解在含有4.5-5.5%去离子水的乙醇溶液中，并在搅拌下同时加入锆源和铝源，继续搅拌一定时间后，将反应物进行溶剂挥发、热处理以及高温焙烧，制得超微孔Al2O3-ZrO2材料。制备工艺简便易行、成本低廉、易工业放大，且环境友好。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术，属于无机孔材料和催化剂制备领域。具体而言，涉及一种具有高比表面积和孔体积，且孔径介于l-2nm的超微孔氧化铝-氧化锆材料及其制备方法的技术方案。
技术介绍
分子筛具有优良的择形催化性能及良好的催化活性，是一种十分重要的催化材料。若能将分子筛的多孔性、结构规整性、高选择性与超强酸的强酸性结合起来制得一种新型的催化材料，将具有广阔的应用前景。ZrO2是一种表面酸碱强度都很高的载体，因其具有表面强酸位，而与活性组分有相对较强的相互作用，在诸多催化反应过程中显示出较好的催化反应性能。传统氧化锆材料热稳定性差、比表面积较小，将其作为催化剂的载体不利于活性组分高效的分散，具有一定的局限性。氧化铝作为一种具有相对较大比表面积及廉价易得的催化剂载体和吸附齐?，在石油化工、有机合成、精细化工等领域具有广泛应用。若将铝锆在结构上复合，整合两种载体的优点，将会高效充分的发挥各自独特的性能。目前国内外对氧化铝-氧化锆材料的研究主要集中在介孔，这些介孔材料难以满足对分子择形有特殊需求的反应。因而对于在微孔和介孔之 间架起桥梁的孔径尺寸在超微孔范围(l.(T2.0nm)的高比表面积铝锆分子筛材料的研究受到科研人员的广泛关注。目前国内外报道的采用表面活性剂作为模板剂，通过溶胶凝胶法得到铝锆前驱体，然后经过煅烧或者溶剂萃取的方法除去模板剂分子后得到的铝锆孔材料，其合成路线大多比较复杂，成本较高不易工业放大或生产。而且国内外鲜有软模板合成微孔级铝锆材料的报道和应用。本专利技术所制备超微孔级氧化铝-氧化锆复合材料，突破了介孔氧化铝-氧化锆材料孔径尺寸的限制，进一步拓展了其应用范围。
技术实现思路
本专利技术一种高比表面积超微孔氧化铝-氧化锆材料的制备方法，目的在于解决上述现有技术中存在的问题以及提高微孔氧化铝材料的稳定性和酸性，从而提供一种具有高比表面积和孔体积，且孔径介于l_2nm，并同时具有较高酸性的超微孔材料，从而有效提高氧化物微孔材料在催化裂解、酯化、酰基化等催化反应中的活性、选择性和稳定性，同时拓宽其应用范围。本专利技术一种高比表面积超微孔氧化铝-氧化锆复合材料的制备方法，其特征在于利用廉价非离子表面活性剂，在水热合成自组装过程中，同时加入锆源和铝源，通过引入有机羧酸以及调节溶剂挥发诱导自组装的温度和时间，从而控制锆源和铝源的水解-聚合速率，使得材料在有机-无机界面层上存在相对更多的未发生完全聚合的锆羟基(Zr-OH)和铝羟基(A1-OH)，并与非离子表面活性剂胶束之间通过氢键相互作用，形成微孔级高比表面积的氧化铝-氧化锆材料，其具体工艺为:按照(2-50)铝源:(0.4-36)锆源:(1-30)有机羧酸:(10-120)无机酸:(5-50)乙醇:(1-10)去离子水:1.0表面活性剂的摩尔配料比，将表面活性剂、有机羧酸以及无机酸溶解在含有4.5-5.5%去离子水的乙醇溶液中，并在搅拌下同时加入锆源和铝源，保持体系温度为20-60°C，连续搅拌6-24小时，随后将反应混合物倒入培养皿中于30-80°C温度下挥发乙醇和水，时间为48-72小时，最后于400-800°C下焙烧5-10小时，制得其微孔孔径为1.0-2.0nm,比表面积超过400m2/g的超微孔高比表面积Al2O3-ZrO2复合材料。上述的一种高比表面积超微孔氧化铝-氧化锆复合材料的制备方法，其特征在于所述的非离子表面活性剂为脂肪醇聚氧乙烯醚，其分子式为:C12H25O (C2H40)nH，其中:n =3-9。上述的一种高比表面积超微孔氧化铝-氧化锆复合材料的制备方法，其特征在于所述的铝源为异丙醇铝、仲丁醇铝、偏铝酸钠、硝酸铝、氯化铝或硫酸铝。上述的一种高比表面积超微孔氧化铝-氧化锆复合材料的制备方法，其特征在于所述的锆源为氧氯化锆、硫酸锆、硝酸氧锆、丙醇锆或硝酸锆。上述的一种高比表面积超微孔氧化铝-氧化锆材料的制备方法，其特征在于所述的无机酸为盐酸、硫酸、硝酸或磷酸。上述的一种高比表面积超微孔氧化铝-氧化锆复合材料的制备方法，其特征在于所述的有机羧酸为水杨酸、柠檬酸、冰醋酸、苹果酸、葡萄糖酸或月桂酸。本专利技术一种高比表面积超微孔氧化铝-氧化锆材料及其制备方法具有如下优点:本专利技术所制备超微孔级氧化铝-氧化锆复合材料，突破了介孔氧化铝-氧化锆材料孔径尺寸的限制，进一步拓展了其应用范围。微孔级氧化铝-氧化锆材料在化学、光电子学、电磁学、材料科学、环境科学等诸多领域有着巨大的应用潜力，在多相催化、吸附分离、主客体化学等方面也有望得到广泛应用。随着环境问题的日益严重和人们环保意识的逐渐增强，具有强酸性的硫化氧化锆-氧化铝固体超强酸复合材料，将作为一种高效无污染或污染易处理的新型催化材料替代传统环境污染较重的硫酸、氢氟酸、三氯化铝、二氯化锌等而广泛应用于生产实际中。不断发现与探索新型结构的分子筛具有深远的科学理论上意义，且将其进行大规模的生产和利用则具有实际应用价值。同时本专利技术解决了目前还存在的很多亟待解决的问题:如降低材料的合成成本、合成技术的稳定及放大、以及如何最大可能降低生产过程对环境的污染等。本专利技术制备简易，成本低廉且环境友好，所制备的材料有潜在的巨大应用前景，具体归纳为: (1)所制备的Al2O3-ZrO2超微孔材料孔分布在l_2nm，且具有高比表面积(比表面积>400m2/g)； (2)制备工艺简便易行，易工业放大； (3)表面活性剂与有机羧酸添加剂，廉价易得，且环境友好。【附图说明】图1微孔高比表面氧化铝-氧化锆材料的氮吸附-脱附等温线以及相应的孔径分布图。【具体实施方式】以下通过实施例更进一步地描述本专利技术。实施方式I 将2g脂肪醇聚氧乙烯醚、0.6g柠檬酸和2.0g摩尔浓度为12M盐酸加入到30mL的乙醇溶液中，在室温下搅拌使表面活性剂完全溶解，向体系中同时加入3.06g异丙醇铝和0.96g氧氯化锆，于35°C搅拌24小时后，将反应混合物倒入培养皿中于55°C处理48小时。最后将样品在400°C焙烧5小时。得到Al2O3-ZrO2微孔材料。氮吸附结果表明，其微孔孔径为1.80nm,比表面积为380m2/g,孔体积为0.19cm3/g。实施方式2 将2g脂肪醇聚氧乙烯醚、0.6g柠檬酸和2.0g摩尔浓度为12M盐酸加入到35mL乙醇溶液中，在室温下搅拌使表面活性剂完全溶解，向体系中同时加入3.06g异丙醇铝和1.61g氧氯化锆，于30°C搅拌20小时后，将反应混合物倒入培养皿中于70°C处理50小时。最后将样品在450°C焙烧6小时。得到Al2O3-ZrO2微孔材料。氮吸附结果表明，其微孔孔径为1.86nm,比表面积为370m2/g,孔体积为0.16cm3/g。实施方式3 将2g脂肪醇聚氧乙烯醚、0.6g硬脂酸和2.0g摩尔浓度为12M盐酸加入到30mL乙醇溶液中，在室温下搅拌使表面活性剂完全溶解，向体系中同时加入3.06g异丙醇铝和0.SOg硝酸氧锆，于45°C搅拌15小时后，将反应混合物倒入培养皿中于60°C处理55小时。最后将样品5001:焙烧6.5小时。得到Al2O3-ZrO2微孔材料。氮吸附结果表明，其微孔孔径为1.8nm,比表面积为390m2/g,孔体积为0.18cm3/g。实施方式4 将2g脂肪醇聚氧乙烯醚、0本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种高比表面积超微孔氧化铝‑氧化锆复合材料的制备方法，其特征在于利用廉价非离子表面活性剂，在水热合成自组装过程中，同时加入锆源和铝源，通过引入有机羧酸以及调节溶剂挥发诱导自组装的温度和时间，从而控制锆源和铝源的水解‑聚合速率，使得材料在有机‑无机界面层上存在相对更多的未发生完全聚合的锆羟基（Zr‑OH）和铝羟基(Al‑OH),并与非离子表面活性剂胶束之间通过氢键相互作用，形成微孔高比表面积的氧化铝‑氧化锆材料，其具体工艺为：按照(2‑50) 铝源∶（0.4‑36）锆源: (1‑30) 有机羧酸∶ (10‑120) 无机酸∶ (5‑50) 乙醇∶ (1‑10) 去离子水∶ 1.0 表面活性剂的摩尔配料比，将表面活性剂、有机羧酸以及无机酸溶解在含有4.5‑5.5%去离子水的乙醇溶液中，并在搅拌下同时加入锆源和铝源，保持体系温度为20‑60℃，连续搅拌6‑24 小时，随后将反应混合物倒入培养皿中于30‑80℃温度下挥发乙醇和水，时间为48‑72小时，最后于400‑800℃下焙烧5‑10小时，制得其微孔孔径为1.0‑2.0nm，比表面积超过400m2/g的超微孔高比表面积Al2O3‑ZrO2复合材料。...
【技术特征摘要】
1.一种高比表面积超微孔氧化铝-氧化锆复合材料的制备方法，其特征在于利用廉价非离子表面活性剂，在水热合成自组装过程中，同时加入锆源和铝源，通过引入有机羧酸以及调节溶剂挥发诱导自组装的温度和时间，从而控制锆源和铝源的水解-聚合速率，使得材料在有机-无机界面层上存在相对更多的未发生完全聚合的锆羟基(Zr-OH)和铝羟基(Al-OH),并与非离子表面活性剂胶束之间通过氢键相互作用，形成微孔高比表面积的氧化铝-氧化锆材料，其具体工艺为: 按照(2-50)铝源:(0.4-36)锆源:(1-30)有机羧酸:(10-120)无机酸:(5-50)乙醇:(1-10)去离子水:1.0表面活性剂的摩尔配料比，将表面活性剂、有机羧酸以及无机酸溶解在含有4.5-5.5%去离子水的乙醇溶液中，并在搅拌下同时加入锆源和铝源，保持体系温度为20-60°C，连续搅拌6-24小时，随后将反应混合物倒入培养皿中于30-80°C温度下挥发乙醇和水，时间为48-72小时，最后于400-800°C下焙烧5_10小时，制得其微孔孔径为1.0-2...
【专利技术属性】
技术研发人员：李瑞丰，李永峰，苏姣姣，于峰，潘大海，马静红，
申请(专利权)人：太原理工大学，
类型：发明
国别省市：山西;14
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