一种氧化铝及其制备方法和用途技术

本发明专利技术提供了一种氧化铝及其制备方法和用途。所述方法包括以下步骤：1)将多元醇、铝源和引发剂I混合，进行反应，得到多元醇铝溶液；2)将多元醇、多元醇铝溶液和水混合反应，去除水，在醇中进行老化，固液分离，得到含有多元醇的拟薄水铝石；3)将含有多元醇的拟薄水铝石与引发剂Ⅱ、聚合物单体以及水混合，加热进行反应，固液分离，对得到的固体进行焙烧，得到所述氧化铝。本发明专利技术提供的制备方法过程简单，生产成本低，易操作，采用多元醇使得制备得到的氧化铝具有更大的孔容和孔径。

【技术实现步骤摘要】
一种氧化铝及其制备方法和用途
本专利技术属于金属氧化物材料领域，涉及一种氧化铝的制备方法。
技术介绍
传统的拟薄水铝石生产方法可分为有机醇铝法和无机铝法。醇铝法主要指由德国Condea公司开发的一种以高纯铝旋屑和高级醇(正戊醇、正己醇)为原料生产优质拟薄水铝石的方法，其生产包括氢氧化铝、氧化铝、铝、醇铝和氢氧化铝的循环过程。该公司的产品SB粉纯度高、晶型好、孔结构容易控制且比表面积大，该方法已成为国外生产氧化铝载体的主要方法，广泛用作各种催化剂载体或粘结剂，该公司在布伦斯比特尔及美国克查尔斯设厂，年产20余万吨。日本住友化学公司也以该法实现了工业化，目前中国在此方面仍是空白。且目前醇铝法主要用于小孔SB粉合成，大孔氧化铝合成较少。CN110395756A公开了一种制备大孔容、多孔道、宽分布拟薄水铝石的方法，包含以下操作步骤：(1)将2N-5N的铝原料与醇催化下反应得到铝醇盐，保温；(2)蒸馏提纯，将提纯后所得铝醇盐移至水解反应釜中，添加1-8‰的纳米一水铝石籽晶，加入醇溶液，保温；(3)水解，添加助剂，保温，得到大孔容、多孔道、宽分布的拟薄水铝石产品。本专利技术方法采用2N-5N纯度的铝制品，采用本专利技术方法获得1.0-1.33ml/g的大孔容、双峰分布多孔道的拟薄水铝石产品的需求，此方法得到的产品孔容更大、孔道更丰富，加酸不易坍塌，成型后载体的强度更好。但该方法过程复杂，生产成本高。CN106938851A公开了一种高纯拟薄水铝石的制备方法，制备步骤为：(1)制备烷氧基铝，(2)过滤，(3)水解反应，(4)分醇，(5)老化蒸醇，(6)过滤，干燥，制得高纯拟薄水铝石。该方法制作的拟薄水铝石产品具有杂质含量低，孔分布集中，产品稳定等优点。制备工艺环保，无三废排放，回收的醇和溶剂经过处理后可以循环使用，得到的产品可广泛应用于催化重整和催化加氢的载体。但是该方法合成氧化铝比表面积低，孔径和孔容较小。
技术实现思路
针对现有技术中存在的上述不足，本专利技术的目的在于提供一种氧化铝及其制备方法和用途。本专利技术提供的制备方法能够得到大孔高纯氧化铝。为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：第一方面，本专利技术提供一种氧化铝的制备方法，所述方法包括以下步骤：(1)将多元醇、铝源和引发剂I混合，进行反应，得到多元醇铝溶液；(2)将多元醇、步骤(1)所述多元醇铝溶液和水混合反应，去除水，在醇中进行老化，固液分离，得到含有多元醇的拟薄水铝石；(3)将步骤(2)所述含有多元醇的拟薄水铝石与引发剂Ⅱ、聚合物单体以及水混合，加热进行反应，固液分离，对得到的固体进行焙烧，得到所述氧化铝。本专利技术提供的氧化铝制备方法中，利用多元醇粒子间表面能低、间距大，整体处于蓬松状态，在后续多元醇铝水解过程中减少拟薄水铝石粒子间团聚使得晶粒更完整，结晶度更高，更有利于后续老化过程中粒子的长大；且可以利用多元醇中多个羟基在后续过程中进行聚合反应，形成多维网络结构，使得更多的拟薄水铝石颗粒相连接，制备的拟薄水铝石颗粒更大。多元醇由于有多个羟基，可以和多个聚合单体聚合，使得多个拟薄水铝石颗粒进行缩聚，从而可大幅提高粒子的大小，其次多个聚合物的连接在焙烧后形成的孔容、孔径更大。本专利技术提供的氧化铝制备方法中，步骤(2)使最终形成的拟薄水铝石在多元醇的环境中进行老化，避免了拟薄水铝石在强极性水中老化颗粒发生强聚集，造成拟薄水铝石孔径孔容降低的问题；而采用在多元醇中老化，通过降低了老化环境的极性，避免了颗粒之间的团聚，有利于粒子的生长，使得拟薄水铝石结晶度更高，晶体更加完整；步骤(3)利用聚合物单体与拟薄水铝石中的多元醇的共聚，聚合物单体作为拟薄水铝石之间的桥键将拟薄水铝石颗粒共聚，使形成的拟薄水铝石形成连续的贯穿孔道，使其具有更大的孔径、孔容。步骤(2)中所述反应是进行的多元醇铝的水解反应。本专利技术提供的制备方法过程简单，生产成本低，易操作，得到的氧化铝具有高纯度、高比表、大孔径、大孔容、且孔径分布集中具有贯穿孔道的特点。以下作为本专利技术优选的技术方案，但不作为对本专利技术提供的技术方案的限制，通过以下优选的技术方案，可以更好的达到和实现本专利技术的技术目的和有益效果。作为本专利技术优选的技术方案，步骤(1)和步骤(2)所述多元醇独立地为季戊四醇、乙二醇、1，2一丙二醇、1，4－丁二.醇、己二醇、新戊二醇、二缩二乙二醇、一缩二丙二醇、三羟甲基丙烷、一缩二乙二醇或甘油中的任意一种或至少两种的组合。优选地，步骤(1)所述铝源包括金属铝。优选地，所述金属铝包括铝片、铝锭或铝粉中的任意一种或至少两种的组合。优选地，所述金属铝的纯度在99％以上。优选地，步骤(1)中，所述多元醇与铝源的质量比为10:1～100:1，例如10:1、20:1、50:1、75:1或100:1等。本专利技术中，如果步骤(1)中多元醇相比于铝源过多，会导致醇铝溶液在分离过程中的损失及不必要的浪费；如果多元醇相对于铝源过少，会导致铝反应不完全。优选地，步骤(1)所述引发剂I包括氯化铝、氯化汞或碘化汞中的任意一种或至少两种的组合。作为本专利技术优选的技术方案，步骤(1)所述反应的温度为80～250℃，例如80℃、100℃、150℃、200℃或250℃等。优选地，步骤(1)所述反应的时间为1～3h，例如1h、1.5h、2h、2.5h或3h等。优选地，步骤(1)所述反应的压力为0.1～10.0MPa，例如0.1MPa、1MPa、2MPa、5MPa、8MPa或10MPa等。优选地，步骤(1)所述反应的同时伴有搅拌，所述搅拌的速度为200-1000r/min。本专利技术中，优选使用装有搅拌器、温度计、压力表和真空泵的反应釜进行步骤(1)的操作。优选地，步骤(1)还包括：反应后趁热过滤取滤液。本专利技术中，采用趁热过滤是因为其可以有效降低溶液粘度，提高过滤速率及效率。优选地，所述过滤的温度为80～200℃，例如80℃、100℃、150℃或200℃等。优选地，所述过滤的滤网目数为400～1200目。作为本专利技术优选的技术方案，步骤(2)所述多元醇与多元醇铝的质量比为100:1～2:1，例如2:1、5:1、10:1、25:1、50:1、75:1或100:1等。本专利技术中，如果步骤(2)的多元醇相比于多元醇铝过多，会导致后续分离多元醇的浪费及能耗的提高；如果步骤(2)的多元醇相对于多元醇铝过少，会导致老化的悬浊液粘稠甚至于形成固体粘液，无法达到老化效果。优选地，步骤(2)所述水的质量与所述多元醇铝水解所需的理论水质量的比为1:1～10:1，例如1:1、2:1、5:1、8:1或10:1等，优选为1:1～5:1。本专利技术中，多元醇水解所需的理论水质量是指根据多元醇铝与水的反应方程式理论计算得到的所需水的质量。优选地，步骤(2)所述水与多元醇铝的摩尔比为10:1～3:1，例如3:1、4:1、5:1、6:1、7:1、8:1、9:1或10:1等，优选为5:1～3:1。本专利技术中，如本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种氧化铝的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：/n(1)将多元醇、铝源和引发剂I混合，进行反应，得到多元醇铝溶液；/n(2)将多元醇、步骤(1)所述多元醇铝溶液和水混合反应，去除水，在醇中进行老化，固液分离，得到含有多元醇的拟薄水铝石；/n(3)将步骤(2)所述含有多元醇的拟薄水铝石与引发剂Ⅱ、聚合物单体以及水混合，加热进行反应，固液分离，对得到的固体进行焙烧，得到所述氧化铝。/n

【技术特征摘要】
1.一种氧化铝的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
(1)将多元醇、铝源和引发剂I混合，进行反应，得到多元醇铝溶液；
(2)将多元醇、步骤(1)所述多元醇铝溶液和水混合反应，去除水，在醇中进行老化，固液分离，得到含有多元醇的拟薄水铝石；
(3)将步骤(2)所述含有多元醇的拟薄水铝石与引发剂Ⅱ、聚合物单体以及水混合，加热进行反应，固液分离，对得到的固体进行焙烧，得到所述氧化铝。


2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)和步骤(2)所述多元醇独立地为季戊四醇、乙二醇、1，2一丙二醇、1，4－丁二.醇、己二醇、新戊二醇、二缩二乙二醇、一缩二丙二醇、三羟甲基丙烷、一缩二乙二醇或甘油中的任意一种或至少两种的组合；
优选地，步骤(1)所述铝源包括金属铝；
优选地，所述金属铝包括铝片、铝锭或铝粉中的任意一种或至少两种的组合；
优选地，所述金属铝的纯度在99％以上；
优选地，步骤(1)中，所述多元醇与铝源的质量比为10:1～100:1；
优选地，步骤(1)所述引发剂I包括氯化铝、氯化汞或碘化汞中的任意一种或至少两种的组合。


3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述反应的温度为80～250℃；
优选地，步骤(1)所述反应的时间为1～3h；
优选地，步骤(1)所述反应的压力为0.1～10.0MPa；
优选地，步骤(1)所述反应的同时伴有搅拌，所述搅拌的速度为200-1000r/min；
优选地，步骤(1)还包括：反应后趁热过滤取滤液；
优选地，所述过滤的温度为80～200℃；
优选地，所述过滤的滤网目数为400～1200目。


4.根据权利要求1-3任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述多元醇与多元醇铝的质量比为100:1～2:1；
优选地，步骤(2)所述水的质量与所述多元醇铝水解所需的理论水质量的比为1:1～10:1，优选为1:1～5:1；
优选地，步骤(2)所述水与多元醇铝的摩尔比为10:1～3:1，优选为5:1～3:1；
优选地，步骤(2)所述将多元醇、步骤(1)所述多元醇铝溶液和水混合反应的方法包括：将多元醇与步骤(1)所述多元醇铝溶液混合，升温到反应温度，滴加水，边滴加边搅拌；
优选地，所述反应温度为80～100℃；
优选地，所述滴加水的时间为10～180min，优选为15～120min。


5.根据权利要求1-4任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述去除水的方法包括：抽真空蒸出水分；
优选地，步骤(2)所述老化的温度为100～450℃，优选100～200℃；
优选地，步骤(2)所述老化的时间为1～48h，优选1～36h；
优选地，步骤(2)所述固液分离包括过滤分离；
优选地，步骤(2)还包括对固液分离得到的固体进行干燥；
优选地，所述干燥的温度为100～450℃，优选100～200℃；
优选地，所述干燥的时间为0.5～3h；
优选地，所述干燥的方法包括闪蒸干燥、旋风干燥、烘箱干燥或喷雾干燥；
优选地，步骤(2)所述含有多元醇的拟薄水铝石中的醇含量为50～90wt％，优选为55～85wt％。


6.根据权利要求1-5任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，所述水与含有多元醇的拟薄水铝石的质量比为10:1～2:1，优选为5:1～2:1；
优选地，步骤(3)所述引发剂II包括过氧化物引发剂、偶氮类引发剂或氧化还原引发剂中的任意一种或至少两种的组合；
优选地，所述过氧化物引发剂包括有机过氧化物引发剂和/或无机过氧化物引发剂；
优选地，所述有机过氧化物引发剂包括酰类过氧化物、氢过氧化物、二烷基过氧化物、酯类过氧化物、酮类过氧化物或二碳酸酯过氧化物中的任意一种或至少两种的组合；
优选地，所述酰类过氧化物包括过氧化苯甲酰和/或过氧化月桂酰；
优选地，所述氢过氧化物包括异丙苯过氧化氢和/或叔丁基过氧化氢；
所述二烷基过氧化物包括过氧化二叔丁基和/或过氧化二异丙苯；
优选地，所述酯类过氧化物包括过氧化苯甲酸叔丁酯和/或过氧化叔戊酸叔丁基酯；
优选地，所述酮类过氧化物包括过氧化甲乙酮和/或过氧化环己酮；
优选地，所述二碳酸酯过氧化物包括过氧化二碳酸二异丙酯和/或过氧化二碳酸二环己酯；
优选地，所述无机过氧化物引发剂包括过硫酸盐类引发剂、偶氮类引发剂、氧化还原引发剂；
优选地，所述过硫酸盐类引发剂包括过硫酸钾、过硫酸钠或过硫酸铵中的任意一种或至少两种的组合；
优选地，所述偶氮类引发剂包括偶氮二异丁腈和...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭冲，吕振辉，杨超，
申请(专利权)人：中国科学院过程工程研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11