采用超分子凝胶‑离子液体共模板合成介孔氧化铝的方法技术

本发明专利技术公开了一种采用超分子凝胶‑离子液体共模板合成介孔氧化铝的方法，该方法包括以下过程：以有机铝源或无机铝源为原料，采用有机凝胶或水凝胶为主模板，离子液体为辅助模板，通过模板合成、高温煅烧等可获得具有不同孔径、孔容、比表面积、不同介孔有序度及不同形貌的介孔氧化铝，所得氧化铝介孔孔径2‑8nm、中空纤维管径40‑80nm、比表面积200‑400m

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种采用超分子凝胶模板可控合成介孔氧化铝的方法，属于材料制备

技术介绍
本专利技术涉及一种采用超分子凝胶-离子液体共模板可控合成介孔氧化铝的方法，属于材料制备
氧化铝是一种多孔、高分散、形态变化复杂的两性化合物，具有多种晶相，适合用作催化剂、催化剂载体、吸附剂等。然而通常制备的氧化铝孔径分布较宽且孔道无序。为了满足反应与分离的不同需要，合成具有高比表面积、孔径分布及有序度可调控的介孔氧化铝具有重要意义。目前制备介孔氧化铝通常的实验方法有硬模板法和软模板法。硬模板法通常以具有介孔结构的介孔炭、介孔分子筛为模板，向模板的孔道中引入铝源前驱体，再除去硬模板从而得到对硬模板正相或反相复制的介孔氧化铝，其主要缺点在于模板难以去除，步骤繁琐，成本高。软模板法通常采用表面活性剂作为模板剂，通过软模板法可以获得无序蠕虫状孔道乃至有序介孔孔道，比表面积较高，孔径分布均匀，但其缺点是合成条件不易控，介孔构建存在一定困难。超分子功能凝胶―低分子有机凝胶或水凝胶，是指凝胶因子在合适的有机溶剂或水中通过分子间氢键、π-π堆积、疏水作用或范德华力等分子间非共价键互相作用自组装形成线性、纤维状或带状结构，继而形成三维网络结构，阻止有机溶剂或水分子的流动，使整个体系凝胶化。超分子凝胶体系所具有的纳米尺寸的自组装三维网状结构可提供具有高比表面积的反应界面，其微观结构如纤维粗细长短、交联度、孔道形状等可通过适当参数加以调控。基于其微观结构的特点，超分子凝胶可用作纳米材料合成的理想模板。离子液体是指完全由离子构成的液体，现多指在低于100℃时呈液体状态的熔盐，一般由有机阳离子和无机阴离子组成。离子液体具有表面张力低、稳定性高、溶解性好等优点，同时，离子液体也被称为超分子溶剂，它在液态下可形成“延长”的氢键，进而自组装形成组织良好、长程有序的纳米网状结构，可作为纳米和介孔合成的模板。已有研究分别在超分子凝胶或离子液体中合成介孔材料如TiO2、ZnO、SiO2、Al2O3，但合成的多为无序介孔，并且缺乏对介孔的灵活有效调控。两种模板的共同使用则有望进一步增强其对介孔合成的调控能力，迄今尚未见采用超分子凝胶-离子液体共模板合成介孔Al2O3的研究报道。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种采用超分子凝胶-离子液体共模板可控合成介孔氧化铝的方法。该方法过程简单，能够实现对氧化铝介孔结构、形貌的灵活调控。本专利技术提供一种采用超分子凝胶-离子液体共模板合成介孔氧化铝的方法，以有机铝源或无机铝源为原料，采用有机凝胶因子或水凝胶因子为主模板、离子液体为辅助模板，来分别合成不同的目标产品，即无序或有序介孔氧化铝、中空纤维束状氧化铝，其特征在于，当目标产品是无序或有序介孔氧化铝时，包括如下步骤：(A1)称取有机凝胶因子加入到有机溶剂中，加热至80℃-140℃溶解形成透明溶液；或者称取水凝胶因子加入到水中，加热至50℃-100℃溶解形成透明溶液；(A2)称取铝源、离子液体分别加入到步骤(A1)所得到的透明溶液中，混合后冷却成胶24h-48h；(A3)按铝源与氨水的物质的量比0.2-1，向步骤(A2)制得的湿凝胶中滴加氨水，静置24h-48h；(A4)将步骤(A3)所得凝胶于40℃-80℃干燥12-72h，而后于400-900℃焙烧3h-7h，制得无序或有序介孔氧化铝；当目标产品是中空纤维束状氧化铝时，包括如下步骤：(B1)称取有机凝胶因子加入到有机溶剂中，加热至80℃-140℃溶解形成透明溶液；(B2)采用透析法用水置换步骤(B1)所得凝胶中的有机溶剂，然后冷冻干燥24h-48h制得相应的干凝胶；(B3)将铝源和离子液体加入到含有盐酸的乙醇溶液中，再加入柠檬酸，反应3h-7h，得到铝溶胶，将步骤(B2)所得干凝胶浸泡在铝溶胶中3-7h；(B4)将步骤(B3)所得浸泡后的凝胶于40℃-80℃干燥12-72h，而后于400℃-900℃焙烧3-7h，制得中空纤维束状氧化铝。本专利技术所述的采用超分子凝胶-离子液体共模板合成介孔氧化铝的方法，其中，铝源优选为异丙醇铝、硫酸铝、硝酸铝或偏铝酸钠。本专利技术所述的采用超分子凝胶-离子液体共模板合成介孔氧化铝的方法，其中，优选的是，步骤(A1)中是按照2wt％-8wt％称取有机凝胶因子加入到有机溶剂中，按照1wt％-8wt％称取水凝胶因子加入到水中；步骤(B1)中是按照2wt％-8wt％称取有机凝胶因子加入到有机溶剂中。本专利技术所述的采用超分子凝胶-离子液体共模板合成介孔氧化铝的方法，其中，步骤(A1)中所述有机凝胶因子优选为氨基酸类衍生物(如N-月桂-L-谷氨酸-二正丁基酰胺)、所述水凝胶因子优选为琼脂糖；(B1)中所述有机凝胶因子优选为氨基酸类衍生物(如N-月桂-L-谷氨酸-二正丁基酰胺)。本专利技术所述的采用超分子凝胶-离子液体共模板合成介孔氧化铝的方法，其中，步骤(A1)、(B1)中所述有机溶剂优选为乙醇、丙酮或丙二醇。本专利技术所述的采用超分子凝胶-离子液体共模板合成介孔氧化铝的方法，其中，步骤(A2)、(B3)中所述离子液体优选为咪唑类离子液体(如1-十六碳基-3-甲基咪唑盐酸盐)。本专利技术所述的采用超分子凝胶-离子液体共模板合成介孔氧化铝的方法，其中，优选的是，步骤(A2)中按铝源∶离子液体物质的量比为0.4-4称取铝源、离子液体分别加入到步骤(1)所得到的透明溶液中。本专利技术所述的采用超分子凝胶-离子液体共模板合成介孔氧化铝的方法，其中，优选的是，步骤(B3)中按铝源∶离子液体物质的量比为0.4-4、铝源:盐酸∶柠檬酸物质的量比为1:0.5-6:0.1-1，将铝源和离子液体加入到含有盐酸的乙醇溶液中，再加入柠檬酸。本专利技术的有益效果：凝胶-离子液体共模板制备简单且容易去除，合成方法对氧化铝的介孔构建实现了灵活调控，能够获得具有不同孔径、孔容、比表面积、不同介孔有序度及不同形貌的介孔氧化铝，所得氧化铝介孔孔径2-8nm、中空纤维管径40-80nm、比表面积200-400m2/g，介孔无序或高度有序，可以满足氧化铝作为催化剂、催化剂载体和吸附剂等的不同应用需求。附图说明附图1为实例1得到的样品透射电镜图；附图2为实例1得到的样品X射线衍射图；附图3为实例1得到的样品扫描电镜图；附图4为实例2得到的样品透射电镜图；附图5为实例3得到的样品扫描电镜图。具体实施方式以下对本专利技术的实施例作详细说明：本实施例在以本专利技术技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和过程，但本专利技术的保护范围不限于下述的实施例，下列实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照常规条件。铝源：在本专利技术中，对铝源并无特别限定，通常铝源可以列举为异丙醇铝、硫酸铝、硝酸铝或偏铝酸钠。步骤(A1)中有机凝胶因子、水凝胶因子的加入量：在本专利技术中，对步骤(A1)中有机凝胶因子、水凝胶因子的加入量并无特别限定，通常步骤(A1)中是按照2wt％-8wt％称取有机凝胶因子加入到有机溶剂中，按照1wt％-8wt％称取水凝胶因子加入到水中；如果按照小于2wt％称取有机凝胶因子加入到有机溶剂中，由于有机凝胶因子的加入量过小，造成成胶效果不好；而按照大于8wt％称取有机凝胶因子加入到有机溶剂中，由于有机凝胶因子本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种采用超分子凝胶‑离子液体共模板合成介孔氧化铝的方法，以有机铝源或无机铝源为原料，采用有机凝胶因子或水凝胶因子为主模板、离子液体为辅助模板，来分别合成不同的目标产品，即无序或有序介孔氧化铝、中空纤维束状氧化铝，其特征在于，当目标产品是无序或有序介孔氧化铝时，包括如下步骤：(A1)称取有机凝胶因子加入到有机溶剂中，加热至80℃‑140℃溶解形成透明溶液；或者称取水凝胶因子加入到水中，加热至50℃‑100℃溶解形成透明溶液；(A2)称取铝源、离子液体分别加入到步骤(A1)所得到的透明溶液中，混合后冷却成胶24h‑48h；(A3)按铝源与氨水的物质的量比0.2‑1，向步骤(A2)制得的湿凝胶中滴加氨水，静置24h‑48h；(A4)将步骤(A3)所得凝胶于40℃‑80℃干燥12‑72h，而后于400‑900℃焙烧3h‑7h，制得无序或有序介孔氧化铝；当目标产品是中空纤维束状氧化铝时，包括如下步骤：(B1)称取有机凝胶因子加入到有机溶剂中，加热至80℃‑140℃溶解形成透明溶液；(B2)采用透析法用水置换步骤(B1)所得凝胶中的有机溶剂，然后冷冻干燥24h‑48h制得相应的干凝胶；(B3)将铝源和离子液体加入到含有盐酸的乙醇溶液中，再加入柠檬酸，反应3h‑7h，得到铝溶胶，将步骤(B2)所得干凝胶浸泡在铝溶胶中3‑7h；(B4)将步骤(B3)所得浸泡后的凝胶于40℃‑80℃干燥12‑72h，而后于400℃‑900℃焙烧3‑7h，制得中空纤维束状氧化铝。...

【技术特征摘要】
1.一种采用超分子凝胶-离子液体共模板合成介孔氧化铝的方法，以有机铝源或无机铝源为原料，采用有机凝胶因子或水凝胶因子为主模板、离子液体为辅助模板，来分别合成不同的目标产品，即无序或有序介孔氧化铝、中空纤维束状氧化铝，其特征在于，当目标产品是无序或有序介孔氧化铝时，包括如下步骤：(A1)称取有机凝胶因子加入到有机溶剂中，加热至80℃-140℃溶解形成透明溶液；或者称取水凝胶因子加入到水中，加热至50℃-100℃溶解形成透明溶液；(A2)称取铝源、离子液体分别加入到步骤(A1)所得到的透明溶液中，混合后冷却成胶24h-48h；(A3)按铝源与氨水的物质的量比0.2-1，向步骤(A2)制得的湿凝胶中滴加氨水，静置24h-48h；(A4)将步骤(A3)所得凝胶于40℃-80℃干燥12-72h，而后于400-900℃焙烧3h-7h，制得无序或有序介孔氧化铝；当目标产品是中空纤维束状氧化铝时，包括如下步骤：(B1)称取有机凝胶因子加入到有机溶剂中，加热至80℃-140℃溶解形成透明溶液；(B2)采用透析法用水置换步骤(B1)所得凝胶中的有机溶剂，然后冷冻干燥24h-48h制得相应的干凝胶；(B3)将铝源和离子液体加入到含有盐酸的乙醇溶液中，再加入柠檬酸，反应3h-7h，得到铝溶胶，将步骤(B2)所得干凝胶浸泡在铝溶胶中3-7h；(B4)将步骤(B3)所得浸泡后的凝胶于40℃-80℃干燥12-72h，而后于400℃-900℃焙烧3-7h，制得中空纤维束状氧化铝。2.根据权利要求1所述的采用超分子凝胶-离子液体共模板合成介孔氧化铝的方法，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐韶坤，刘团春，沈宜泓，纪晓伟，庞新梅，
申请(专利权)人：中国石油天然气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11