一种γ-氧化铝微球及其制备方法技术

本发明专利技术属于功能材料技术领域，尤其涉及一种γ‑氧化铝微球的制备方法。本发明专利技术以异丙醇铝为原料，以甲基纤维素和六亚甲基四胺为凝胶引发剂，利用微通道技术，将连续相引入同轴环管型微通道中连续流动，从同轴嵌入主通道的内部通道中同向引入分散相，使其在粘性力的作用下被拉伸断裂成分散相液滴，进一步的，分散相液滴在固化过程中，在温度引发、pH引发复合作用下，分散相液滴在微通道中快速凝胶化和固化，得到尺寸高度均一、可控的氧化铝微球；实施例的结果表明，本发明专利技术制备的γ‑氧化铝微球直径为300～550μm，比表面积为250～350m

A gamma-alumina microsphere and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种γ-氧化铝微球及其制备方法
本专利技术涉及功能材料
，尤其涉及一种γ-氧化铝微球及其制备方法。
技术介绍
γ-Al2O3是一种性能优异的两性氧化物，拥有较高的比表面积、活性和吸附能力，热稳定性和化学稳定性好，可广泛用作吸附剂、汽车尾气净化剂、石油化工催化剂和催化剂载体。常见的氧化铝载体有片状、条状、球状、圆柱状或锭状等形态，其中，球状氧化铝载体使用范围最广泛，除了在固定床反应器中使用外，还可以在移动床、流化床和悬浮床反应器中使用。实践表明，移动床用的球形载体直径一般是3～4mm，流化床用的球形载体直径在微米级(20～150μm或更大)，悬浮床用的球形载体直径在微米或毫米级。另外，在作为催化剂载体使用时，一些典型的炼油过程如催化重整、加氢处理和加氢异构等都对氧化铝的纯度有较高要求。目前，工业上最常用的氧化铝成型技术是油柱成型法，在氢氧化铝溶胶中加入胶凝剂(六亚甲基四胺(HMTA)或其他有机物单体)，混合后的料液分散进入热油柱中，在界面张力作用下收缩成球，同时随着温度的升高，HMTA分解出氨气使pH值升高从而促进凝胶化(或者由于有机物单体的聚合作用而凝胶化)，后经过干燥、焙烧得到球状氧化铝。该方法得到的球状氧化铝尺寸为0.2～3mm，机械强度高，但是粒径不均一，而且所需凝胶时间长，能耗高。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种γ-氧化铝微球及其制备方法，本专利技术制备的γ-氧化铝微球粒径分布均匀。为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：本专利技术提供了一种γ-氧化铝微球的制备方法，包括以下步骤：将异丙醇铝与水混合，进行水解，向所得水解产物中加入硝酸溶液进行胶解，得到铝溶胶；将所述铝溶胶与甲基纤维素和六亚甲基四胺混合，得到分散相；在连续相作用下，将所述分散相在同轴环管型微通道中进行剪切，得到分散相液滴；将所述分散相液滴依次进行固化、干燥和焙烧，得到γ-氧化铝微球。优选的，所述水解产物的固含量为5～15wt％。优选的，所述铝溶胶的pH值为1～4。优选的，所述甲基纤维素与铝溶胶的质量比为0.001～0.3:1，所述六亚甲基四胺与铝溶胶的质量比为0.001～0.3:1。优选的，所述连续相为三辛胺、Span85和正辛醇；所述正辛醇占连续相的质量为85～98％；所述Span85占连续相的质量为2％。优选的，所述连续相的流量为0.01～10mL/min；所述分散相的流量为0.1～100μL/min。优选的，所述固化包括依次进行的凝胶化和凝固浴固化，所述凝胶化和凝固浴固化的温度独立为60～100℃。优选的，所述凝固浴固化所用凝固浴的组分为Span85和正辛烷；所述凝固浴中正辛烷的浓度为90～98wt％。优选的，所述焙烧的温度为550～700℃，焙烧的时间为4～6h。本专利技术提供了上述技术方案所述制备方法制备得到的γ-氧化铝微球，所述γ-氧化铝微球的直径为300～550μm，比表面积为250～350m2/g，孔容为0.6～1.0mL/g，。本专利技术提供了一种γ-氧化铝微球的制备方法，将异丙醇铝与水混合，进行水解，向所得水解产物中加入硝酸溶液进行胶解，得到铝溶胶；将所述铝溶胶与甲基纤维素和六亚甲基四胺混合，得到分散相；在连续相作用下，将所述分散相在同轴环管型微通道中进行剪切，得到分散相液滴；将所述分散相液滴依次进行固化、干燥和焙烧，得到γ-氧化铝微球。本专利技术将异丙醇铝水解得到的氢氧化铝溶胶进行胶解，得到铝溶胶，在铝溶胶中添加甲基纤维素和六亚甲基四胺作为凝胶引发剂，得到分散相，利用微通道技术，将连续相引入同轴环管型微通道中连续流动，从同轴嵌入主通道的内部通道中同向引入分散相，使其在粘性力的作用下被拉伸断裂成分散相液滴，进一步的，分散相液滴在固化过程中，在温度引发、pH引发复合作用下，促进分散相液滴在微通道中快速凝胶化，再经过凝固浴的溶剂萃取作用，使得凝胶微球进一步完成固化，得到尺寸高度均一、可控的高纯度氧化铝微球；实施例的结果表明，本专利技术制备的γ-氧化铝微球直径为300～550μm，比表面积为250～350m2/g，孔容为0.6～1.0mL/g，可作为催化剂载体用于固定床中。本专利技术使用的微通道设备传质、传热性能优异，耗时较短，能耗小，可实现连续化生产。附图说明图1为本专利技术实施例1制备的多个γ-氧化铝微球的SEM照片；图2为本专利技术实施例1制备的单个γ-氧化铝微球的SEM照片，其中a为单个微球形貌，b为微球截面形貌；图3为本专利技术实施例2制备的多个γ-氧化铝微球的SEM照片；图4为本专利技术实施例2制备的单个γ-氧化铝微球的SEM照片，其中a为单个微球形貌，b为微球截面形貌；图5为本专利技术实施例3制备的多个γ-氧化铝微球的SEM照片；图6为本专利技术实施例3制备的单个γ-氧化铝微球的SEM照片，其中a为单个微球形貌，b为微球截面形貌。具体实施方式本专利技术提供了一种γ-氧化铝微球的制备方法，包括以下步骤：将异丙醇铝与水混合，进行水解，向所得水解产物中加入硝酸溶液进行胶解，得到铝溶胶；将所述铝溶胶与甲基纤维素和六亚甲基四胺混合，得到分散相；在连续相作用下，将所述分散相在同轴环管型微通道中进行剪切，得到分散相液滴；将所述分散相液滴依次进行固化、干燥和焙烧，得到γ-氧化铝微球。在本专利技术中，若无特殊说明，所需制备原料均为本领域技术人员熟知的市售商品。本专利技术将异丙醇铝与水混合，进行水解，向所得水解产物中加入硝酸溶液进行胶解，得到铝溶胶。在本专利技术中，所述水优选为纯水，所述异丙醇铝与水的质量比优选为1:8。在本专利技术中，所述水解的温度优选为90℃，时间优选为1.5～2h，更优选为1.5h。本专利技术优选在搅拌条件下进行所述水解，所述搅拌的速率优选为250～300r/min。在本专利技术中，所述水解产物的固含量优选为5～15wt％，更优选为10wt％，保证分散相的黏度合适，而且得到的微球性质好。在水解过程中，异丙醇铝发生水解，生成AlOOH溶胶。在本专利技术中，所述硝酸溶液的加入方式优选为滴加，所述滴加的速率优选为1滴/s；所述硝酸溶液的质量浓度优选为10wt％。在本专利技术中，所述胶解的时间优选为1.25～2.5h，更优选为1.5～2.2h。在本专利技术中，所述铝溶胶的pH值优选为1～4，更优选为2～3。在胶解过程中，一部分酸与水解产物反应，生成铝离子，另一部分酸聚集在水解产物表面成为胶核，铝离子和氢离子吸附在胶核表面，由于静电排斥力的作用，胶粒不易聚集成为稳定的铝溶胶。得到铝溶胶后，本专利技术将所述铝溶胶与甲基纤维素和六亚甲基四胺混合，得到分散相。在本专利技术中，所述甲基纤维素和六亚甲基四胺与铝溶胶的质量比优选独立为0.001～0.3，更优选为0.01～0.25，最优选为0.15～0.2。本专利技术利用甲基纤维素作为温度引发固化剂，六亚甲基四胺作为内部pH值引发固化剂，六亚甲基四胺在分散相液滴内部水解释放氨气，中和硝酸实现固化。得到分散相后，本专利技术在连续相作用下，将所述分散相在同轴环管型微通道中进行剪切，得到分散相液滴。在本专利技术中，所述连续相优选为三辛胺、Span85和正辛醇；所述正辛醇占连续相的质量优选为85～98％，更优选为90～95％；所述Span85占连续相的质量优选为2％。在本专利技术中，所述三辛胺、Span85和正辛醇除作为连续相发挥剪切作用外，三辛胺还作为外部pH值固化本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种γ‑氧化铝微球的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将异丙醇铝与水混合，进行水解，向所得水解产物中加入硝酸溶液进行胶解，得到铝溶胶；将所述铝溶胶与甲基纤维素和六亚甲基四胺混合，得到分散相；在连续相作用下，将所述分散相在同轴环管型微通道中进行剪切，得到分散相液滴；将所述分散相液滴依次进行固化、干燥和焙烧，得到γ‑氧化铝微球。

【技术特征摘要】
1.一种γ-氧化铝微球的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将异丙醇铝与水混合，进行水解，向所得水解产物中加入硝酸溶液进行胶解，得到铝溶胶；将所述铝溶胶与甲基纤维素和六亚甲基四胺混合，得到分散相；在连续相作用下，将所述分散相在同轴环管型微通道中进行剪切，得到分散相液滴；将所述分散相液滴依次进行固化、干燥和焙烧，得到γ-氧化铝微球。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述水解产物的固含量为5～15wt％。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述铝溶胶的pH值为1～4。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述甲基纤维素与铝溶胶的质量比为0.001～0.3:1，所述六亚甲基四胺与铝溶胶的质量比为0.001～0.3:1。5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述连续相为三辛胺、Span85和正辛醇；所述正辛醇占连续...

【专利技术属性】
技术研发人员：王玉军，万艳春，伊绘霖，骆广生，张扬，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京,11