一种以低共熔溶剂为溶剂和模板剂制备多孔γ-Al制造技术

本发明专利技术提供一种以低共熔溶剂为溶剂和模板剂制备多孔γ‑Al

Preparation of porous \u03b3 - Al with low eutectic solvent as solvent and template

【技术实现步骤摘要】
一种以低共熔溶剂为溶剂和模板剂制备多孔γ-Al2O3纳米材料的方法
本专利技术涉及一种以低共熔溶剂为溶剂和模板剂制备多孔γ-Al2O3纳米材料的方法，属于无机化学合成制备

技术介绍
近年来，氧化铝由于其在化工方面的广泛应用，受到了极大的关注，它常被用作吸附剂、催化剂、陶瓷、医药材料和光学材料等。氧化铝有多种晶型，其中γ和α两种晶型是受到最多关注的晶型，且γ-Al2O3是低温亚稳态化合物，它含有多种表面羟基，具有孔径良好，比表面积大等特点。γ-Al2O3有很多制备方法，主要分为气相、固相和液相制备法。气相法就是直接使用气体，或利用激光蒸发和电弧加热等方法让原料变为气体，然后进行物理或化学反应，在经过冷凝得到氧化铝粉体。罗宗恬利用Al与无水异丙醇、HgCl2和CCl4反应得到前驱体，然后将其气化，与H2和O2混合燃烧，产物加入去离子水中，最终得到氧化铝粉末。此方法虽然实验简单，纳米氧化铝的尺寸小，分散均匀，但是选用的HgCl2毒性大，降解性差，得到的粉体收率低。固相法就是利用固相反应或者是将固体材料进行粉碎然后制备纳米粉体的方法。尹继光等利用NH4Al(SO4)2·24H2O和NH4HCO3反应得到前驱体碳酸铝胺，然后将产物灼烧一定温度获得氧化铝。此方法得到的产物大小不好控制，成本大，造价高。液相法又叫湿化学法，是现今制备氧化铝最常用的方法。液相法主要包括以下几种：沉淀法、溶胶-凝胶法、微乳液法、水热/溶剂热法。沉淀法制备过程中干扰较多，而且成核速度太快，不易控制，难以形成大小和形貌一致的纳米粒子；溶胶-凝胶法制备时间长，花费较大，易造成污染；微乳液制备法需要严格控制，不易应用在工业上；水热/溶剂热法合成的氧化铝材料虽然具有诸多优点，但是由于合成体系内缺少模板剂作为结构导向作用，难以合成特定形貌的材料。综上所述，现有制备氧化铝的技术主要存在以下缺陷：环境污染严重，不绿色环保，产物大小形貌难以控制，成本高，制备过程复杂，难以实现工业化。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种以低共熔溶剂为溶剂和模板剂制备多孔γ-Al2O3纳米材料的方法，该法制备简单方便，原料来源广泛，价格便宜，绿色环保。本专利技术是通过以下方案进行实施的：本专利技术一方面提供一种γ-Al2O3纳米材料的制备方法，所述方法以低共熔溶剂为反应溶剂和模板剂，以碳酸铵溶液作为碱液，加入铝源，混合，晶化，洗涤干燥，煅烧，制备得到所述γ-Al2O3纳米材料。基于以上技术方案，优选的，所述低共熔溶剂为：氯化胆碱和氢键供体的混合物，所述氢键供体为丙三醇、尿素或三乙醇胺；所述低共熔溶剂中，氯化胆碱和氢键供体的摩尔比为1:2。基于以上技术方案，优选的，所述铝源为AlCl3·6H2O、AlCl3·9H2O或Al(NO3)3·9H2O中至少一种。基于以上技术方案，优选的具体包括如下步骤：(1)低共熔溶剂的制备：将氯化胆碱和氢键供体混合后，于80～85℃搅拌0.5～1小时，得到所述低共熔溶剂；(2)反应物的混合：包括两种方式，反应物混合时，可选以下两种方式中的任意一种；方式一：将铝源加入氯化胆碱和丙三醇所制备的低共熔溶剂中，在80～85℃水浴条件下搅拌1～1.5小时，然后在45～50℃水浴条件下加入碳酸铵溶液搅拌1～1.5小时，得到混合溶液；方式二，保持与方式一中加入的去离子水量不变，并分为均等两份，一份先加入氯化胆碱和尿素或氯化胆碱和三乙醇胺所制备的低共熔溶剂中，在80～85℃水浴条件下搅拌30～35分钟，然后将铝源加入，继续在80～85℃水浴条件下搅拌1～1.5小时，最后，将另一份去离子水继续与碳酸铵混合作为碳酸铵水溶液，将碳酸铵水溶液在45～50℃水浴条件下加入并搅拌1～1.5小时，得到混合溶液；(3)晶化，将步骤(2)制得的混合溶液于80～200℃晶化30～35小时，得到反应混合物；(4)洗涤干燥，将步骤(3)得到的反应混合物用去离子水和乙醇离心洗涤数次至溶液pH值呈中性，得到的离心产物在105～110℃条件下干燥12～12.5小时；(5)煅烧，将干燥的离心产物放入马弗炉中，600～610℃下煅烧2～2.5小时，得到所述γ-Al2O3纳米材料。基于以上技术方案，优选的，低共熔溶剂与铝源的摩尔比为10：1～30:1。基于以上技术方案，优选的，所述铝源与碳酸铵溶液中的碳酸铵的摩尔比为1:3～1:9。基于以上技术方案，优选的，所述碳酸铵溶液的浓度为0.645mol/L～6.45mol/L。本专利技术还提供一种上述制备方法制备得到的γ-Al2O3纳米材料，所述γ-Al2O3材料为形状，大小一致均匀的纳米材料的形貌为纳米棒，纳米棒的长度为150～270nm，直径为10～25nm，，其比表面积为130～180m2/g，其孔径大小为25～35nm。有益效果(1)本专利技术采用低共熔溶剂作为溶剂和模板剂，可以制得均一稳定、形状可控的纳米氧化铝，其晶型良好，有好的比表面积和孔道结构，在催化或者吸附领域具有广泛应用。(2)本专利技术的原料来源广泛，价格便宜，绿色环保，不产生污染。(3)本专利技术制备的γ-Al2O3具有较好的吸附性能，吸附效率高，可广泛应用于工业上对甲基橙等水污染物的吸附。(4)本专利技术的步骤(2)可以通过调控加水顺序，制备得到不同的前驱体和γ-Al2O3，采用方式二的前加水时，低共熔溶剂会与部分水先进行结合，产生更强的氢键作用，导致前加水得到的前驱体结晶度更好，尺寸更大，DES作用更强。将前加水所得到的前驱体在600℃下焙烧2h后同样可以得到γ-Al2O3，但是可以改变产物的尺寸不同，所以反应物的混合可以按先加水的方式进行。附图说明图1为实施例1制得的多孔γ-Al2O3的XRD图。图2为实施例1制得的多孔γ-Al2O3的SEM图。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术进行详细说明，但本专利技术并不局限于以下实施例。凡是采用本专利技术的相似方法及其相似变化，均应列入本专利技术的保护范围。实施例1第一步低共熔溶剂的制备将139.62g氯化胆碱和184.18g丙三醇在80℃水浴条件下混合搅拌半小时，即为低共熔溶剂。第二步反应物的混合将2.62g的AlCl3·6H2O加入35g低共熔溶剂中，在80℃水浴条件下搅拌1小时，然后在45℃水浴条件下加入浓度为0.645mol/L的碳酸铵溶液50ml搅拌1小时，制得反应混合物，即按低共熔溶剂：AlCl3·6H2O：碳酸铵溶液的摩尔比＝30:1:3的比例。第三步晶化将第二步制得的反应混合物在150℃晶化30小时。第四步洗涤干燥将第三步晶化后的反应混合物用去离子水和乙醇离心洗涤数次至溶液pH值呈中性，得到的离心产物在105℃条件下干燥12小时。第五步煅烧将干燥的离心产物放入马弗炉中，600℃下煅烧2小时，得到多孔γ-Al2O3纳米材料。将制得的样品本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种γ-Al

【技术特征摘要】
1.一种γ-Al2O3纳米材料的制备方法，其特征在于，所述方法以低共熔溶剂为反应溶剂和模板剂，以碳酸铵溶液作为碱液，加入铝源，混合，晶化，洗涤干燥，煅烧，制备得到所述γ-Al2O3纳米材料。


2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述低共熔溶剂为：氯化胆碱和氢键供体的混合物，所述氢键供体为丙三醇、尿素或三乙醇胺；所述低共熔溶剂中，氯化胆碱和氢键供体的摩尔比为1:2。


3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述铝源为AlCl3·6H2O、AlCl3·9H2O或Al(NO3)3·9H2O中至少一种。


4.根据权利1所述的制备方法，其特征在于，具体包括如下步骤：
(1)低共熔溶剂的制备：将氯化胆碱和氢键供体混合后，于80～85℃搅拌0.5～1小时，得到所述低共熔溶剂；
(2)反应物的混合：包括两种方式；
方式一：将铝源加入低共熔溶剂中，在80～85℃水浴条件下搅拌1～1.5小时，然后在45～50℃水浴条件下加入碳酸铵溶液搅拌1～1.5小时，得到混合溶液；
方式二：，将去离子水与低共熔溶剂混合后在80～85℃水浴条件下搅拌30～35分钟，然后将铝源加入，继续在80～85℃水浴条件下搅拌1～1.5小时，最后，...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏立纲，李文波，邵国林，安庆大，康致强，郝一博，杨丽玉，高兴，
申请(专利权)人：大连工业大学，
类型：发明
国别省市：辽宁;21