一种Al-Mg双金属复合介孔氧化物的制备方法技术

本发明专利技术是一种Al‑Mg双金属复合介孔氧化物的制备方法：将适量的模板剂SAA、Al(NO3)3·9H2O和Mg(NO3)2·6H2O溶于适量的去离子水中；充分搅拌，在35℃~45℃下恒温，然后加热至70~80℃，继续搅拌，并缓慢滴加乙二胺，调节pH值，加入尿素，恒温反应，停止反应；室温晶化，抽滤，洗涤，干燥；焙烧即得Al‑Mg双金属复合介孔氧化物。制得的Al‑Mg双金属复合介孔氧化物为非硅组成的介孔材料，既具有γ‑Al2O3表面的强酸部位和弱酸部位，又具有介孔氧化铝孔径分布较窄，比表面积较大，表面不同的电势使不同的金属离子更容易负载，孔道形状和大小可调。

【技术实现步骤摘要】
一种Al-Mg双金属复合介孔氧化物的制备方法
本专利技术涉及Al-Mg双金属复合介孔氧化物的制备方法，本专利技术还涉及该介孔分子筛催化剂的结构表征和性能分析。
技术介绍
介孔材料孔分布窄且具有规则孔道结构，这类介孔材料的孔道规则、可调、比表面积和孔径大且稳定性好，非硅基组成(no-silicatedcompositions)介孔材料主要包括过渡金属氧化物、磷酸盐和硫化物等，由于它们一般存在着可变价态，有可能为介孔材料开辟新的应用领域，展示硅基介孔材料所不能及的应用前景，而日益受到关注。早期所合成的介孔相大多数具有层状结构，当表面活性剂移去后并不能产生有序介孔结构，而少数虽然具有六方相的结构，但由于缺乏完全缩合的无机网络，中间相一经煅烧或溶剂萃取也将引起孔结构的坍塌。近年来科学家们努力尝试各种方法来合成这些材料，这些方法大大拓展了介孔金属氧化物及其复合物的合成途径，为研究材料的性能及应用提供了保证，使得非硅基介孔材料取得了长足的进步，大孔径，高比表面积及高热稳定性的非硅基介孔材料的合成己经为人们展示了其发展的巨大潜力。相对于硅基介孔材料，非硅组成的介孔材料合成机制还欠完善，因此比较而言，该类研究不及硅基介孔材料的活跃。与硅基有序介孔材料合成类似，其合成的一般过程是将一定量的表面活性剂、酸或碱加入到水中组成混合溶液，一种Al-Mg双金属复合介孔氧化物的制备方法然后再向其中逐滴加入无机源如金属源等，通过溶胶-凝胶工艺或经水热处理后进行过滤、洗涤、干燥、煅烧或萃取，最后得到有序介孔材料，通常称之为水热合成法和溶胶一凝胶法(sol-gel)。但不同的是，由于大部分非硅无机源在含水介质中水解剧烈，它们往往还来不及与表面活性剂结合便很快沉淀下来。迄今为止，非硅的介孔材料的合成主要还是在表面活性剂作用下的液晶模板机理指导下完成的。表面活性剂的类型及性质对介孔材料的合成有重大影响，甚至可以改变体系的合成路径。按照表面活性剂的亲水基的带电性质，可以将其分为带正电、负电和中性三类，即阳离子表面活性剂、阴离子表面活性剂和非离子表面活性剂。阳离子表面活性剂通常是季铵盐类阳离子表面活性剂，Saul等在碱性水溶液中以CTAB/H3PO4和Al(OBu)3的不同配比合成了Al/P比在1.3～6.7的分子筛。和其他类型表面活性剂相比，用长链烷基季铵盐类阳离子表面活性剂作为模板剂合成的介孔分子筛孔壁较薄，且结构单一，去除表面活性剂后，分子筛结构容易塌陷，限制了进一步应用，而且孔径小，一般在3～4nm。为了更好地调节介孔材料的孔结构，通常还加入少量中性或阴离子表面活性剂与其构成混合模板剂。非离子表面活性剂主要是长链伯胺、聚氧乙烯-聚氧丙烯-聚氧乙烯（PEO-PPO-PEO）嵌段醚共聚物、带多功能团的非离子表面活性剂。Yang等以EO20PO70EO20(P123)为模板剂，在非水体系中利用无水乙醇作为反应溶剂成功合成出了纯的TiO2粉末。Sun等以十八胺为模板剂，在水热条件下合成出了介孔TiO2。Randall以EO20PO70EO20(P123)为模板剂，以仲丁醇铝为铝源，合成介孔Al2O3BET面积325m2/g。此外，Bagshaw等用聚环氧乙烯作模板剂，首度合成了具有蠕虫状织构结构，比表面积大于400m2/g，孔径分布窄，热稳定性高的氧化铝有序介孔材料。由于中性模板能较容易地在低温下被溶剂所萃取，有利于表面活性剂的回收利用和环境保护，成为一大研究热点，但目前所制得的介孔相长程有序性较差，因而对它的研究还需要进一步深入。阴离子表面活性剂主要有长链硫酸盐和长链磷酸盐，首次成功地合成具有稳定结构的过渡金属氧化物是Antonelli和Ying等人利用烷基磷酸盐为模板剂，通过改进的溶胶-凝胶工艺合成了具有六方结构的介孔TiO2，这也是第一次合成出真正意义上的非硅体系的介孔材料。后来，Yada等人用十二烷基硫酸钠作为模板剂，制备了一系列的介孔分子筛前体。Larsen等人以十二烷基硫酸钠为表面活性剂，经575℃焙烧后合成出了四方相的有序介孔ZrO2。Tiemann则使用AlO4Al12(OH)24(H2O)127+作为铝源，阴离子表面活性剂作为模板剂，合成的介孔Al2O3BET面积可达到271m2/g。选择用阴离子表面活性剂不仅为中孔材料的制备提供了一种新的合成方法，而且由于这种材料可以进行多种阴离子交换，因此在色谱、催化领域中具有良好的应用前景。非硅组成介孔材料中，尤其是过渡金属氧化物，由于过渡金属原子存在着不同的氧化态，因而过渡金属氧化物可能具有比硅基材料更为优异的性能。例如电、磁、光电以及催化性能，特别在固体催化、光催化、择形分离、微型电磁装置、光致变色材料、电极材料、等领域存在着诱人的应用前景。此外，过渡金属体系有序介孔骨架中具有比硅基介孔材料更多的酸性中心，这可为纳米材料的组装等方面提供了更好的物质条件，从而为从微观角度研究纳米材料的小尺寸效应、表面效应及量子效应提供更好的物质基础。同时由于价态与氧化态的多样性也决定了过渡金属氧化物有序介孔结构的合成较难。TiO2本身具有优良的光电性能和光催化性能，含钛光催化剂兼具了介孔材料和二氧化钛的特点和优势，对于这类材料的制备最近受到了研究人员的广泛关注。含钛光催化剂还具有诸多优点和潜在环保应用价值，但目前大部分的研究还处在实验室阶段，真正用于实际生活生产中的例子还鲜有报道。目前制备出的含钛光催化剂大多数都只能在紫外光区域具有较高的光催化活性，而能够真正有效利用可见光进行敏化的报道还很少，因而大大限制了这类介孔光催化剂的其它条件下的应用，这也是研究人员进一步研究的发展方向。此外，由于TiO2稳定、无毒、易成膜，成为选择最多的半导体电极膜材料，并且在催化剂载体、化学传感器等方面有望发挥更大的作用。ZrO2不仅具有典型过渡金属氧化物的共性，而且是唯一同时具有表面酸性位和碱性位的过渡金属氧化物，并且具有良好的离子交换性能，因而在催化领域备受关注。它既可以单独作为催化剂使用，也可以以载体和助催化剂的角色出现，被认为是最具潜力的催化剂及催化载体材料。Larsen等以十二烷基硫酸钠为表面活性剂，经575℃缎烧后合成出了四方相的有序介孔ZrO2，并将它进行低温下n-丁烷的异构化及裂解等催化研究，证实有良好的催化活性。传统的氧化铝适合作为工业催化剂、催化剂载体、吸附剂和离子交换剂。它以各种晶相形式存在，其中γ-Al2O3和η-Al2O3是最重要的固体酸催化剂。γ-Al2O3表面有强酸部位和弱酸部位；强酸位是催化异构化反应的活性部位，弱酸位是是催化脱水反应的活性部位。固体酸催化剂表面上存在一种以上的活性部位，是它们的选择性特性所在。介孔氧化铝孔径分布较窄，比表面积较大，表面不同的电势使不同的金属离子更容易负载。孔道形状和大小可调，提高了质量传递，克服了扩散阻力，同时避免不必要的孔堵塞现象发生。同时，介孔氧化铝在分子识别方面，如择形催化剂、分子筛和选择性吸附或生化
也有极好的应用潜力。催化裂化、烷基化、歧化、重整、加氢处理等石油化工过程，都是(或者涉及)固体酸性催化剂的催化过程，催化剂的酸性与其反应活性、选择性直接相关。脱硫化氢反应代表了氧化铝作为各种Co-Mo或Ni-Mo硫化相催化剂载体的一类重要本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种Al‑Mg双金属复合介孔氧化物的制备方法，其特征在于，其步骤如下：将适量的模板剂SAA、Al(NO3)3·9H2O和Mg(NO3)2·6H2O溶于适量的去离子水中，n(Al):n(Mg)比值范围：1~100；充分搅拌，在35℃~45℃下恒温0.5~1.5 h，然后将反应体系加热70~80℃，继续搅拌，并缓慢滴加乙二胺，调节体系的pH值，加入尿素，恒温反应6~10 h，停止反应；室温晶化10~14h，抽滤，洗涤，干燥；500 ℃~750 ℃焙烧，即得Al‑Mg双金属复合介孔氧化物。

【技术特征摘要】
1.一种Al-Mg双金属复合介孔氧化物的制备方法，其特征在于，其步骤如下：将适量的模板剂SAA、Al(NO3)3·9H2O和Mg(NO3)2·6H2O溶于适量的去离子水中，n(Al):n(Mg)比值范围：1~100；充分搅拌，在35℃~45℃下恒温0.5~1.5h，然后将反应体系加热70~80℃，继续搅拌，并缓慢滴加乙二胺，调节体系的pH值，加入尿素，恒温反应6~10h，停止反应；室温晶化10~14h，抽滤，洗涤，干燥；500℃~750℃焙烧，即得Al-Mg双金属复合介孔氧化物。2.根据权利要求1所述的Al-Mg双金属复合介孔氧化物的制备方法，其特征在于：n(Al):n(Mg):n(SAA):n(CO(NH2)2):n(H2NCH2CH2NH2):n(H2O)=1~100:1:0...

【专利技术属性】
技术研发人员：高树刚，宋伟明，安红，赵耀，张千一，
申请(专利权)人：江苏斯尔邦石化有限公司，淮海工学院，
类型：发明
国别省市：江苏,32