一种制备系列异形分级拟薄水铝石的水热方法技术

本发明专利技术涉及制备系列异形分级拟薄水铝石的水热方法，具体是：将沉淀剂与不含硫酸根的铝盐溶解在蒸馏水中，随后加入硫酸盐，搅拌均匀后形成总Ａｌ３＋浓度为０．００４～０．３５ｍｏｌ／Ｌ、沉淀剂和Ａｌ３＋摩尔比为１．４～２．６∶１．０的溶液，然后将该溶液转移至内衬聚四氟乙烯的水热釜中进行水热反应，得到的水热产物经冷却、真空抽滤后用蒸馏水洗涤滤饼至中性，再将中性滤饼用无水乙醇洗涤一次并抽滤，最后经真空干燥后得到异形分级拟薄水铝石。本发明专利技术具有工艺简单、条件温和、重现性好和容易操作等优点，所制备的异形分级拟薄水铝石可以用作吸附材料，也可以用作在催化和吸附等领域广为应用的γ－Ａｌ２Ｏ３等过渡态氧化铝的前驱物。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于材料化学制备
，特别是关于一种制备系列异形分级拟薄水铝石的水热方法。
技术介绍
拟薄水铝石是一类结晶不完善的薄水铝石，作为在催化和吸附等领域广为应用的 Y -A1203的前驱物，它在400°C 70(TC之间焙烧制备Y _A1203的过程中形貌往往不发生变 化，也就是说，^41203的形貌往往取决于其前驱体的形貌。已成功制备的异形拟薄水铝 石/ Y _A1203包括纳米管、纳米线、纳米带、纳米纤维、纳米棒、胡须状、花状、甜瓜状和纳米 薄片组成的微球等。拟薄水铝石 的物化性质与使用性能不仅与其结晶程度密切相关，也与其形貌密切相关。例如，Gao等人 研究发现， 拟薄水铝石的形貌可能对其光学性质产生影响。他们在18(TC下水热处理铝箔片-丁二酸 二异辛酯磺酸钠-水的体系72h，制备了平均宽度为10nm的单晶拟薄水铝石纳米带，其光致 荧光谱发生了O. 72eV的蓝移。 因此，拟薄水铝石形貌的可控制备受到了研究者的关注。 在铝酸钠、醇铝、氢氧化铝和无机铝盐等制备拟薄水铝石的原料以及醇铝水解法、 酸沉淀法、碱沉淀法与水热法等制备拟薄水铝石的液相法中，基于廉价无机铝盐的水热法 因为在很大程度上可以实现形貌多样的拟薄水铝石和Y_A1203的制备而受到了研究者的 关注。例如，CN101367535报道了一种无模板制备Y _A1203空心微球抛光材料的水热方法， 在硫酸铝、硫酸铝铵和硫酸铝钾等铝盐的水溶液中加入尿素，控制尿素和Al3+的摩尔比为 2 2.5 : 1，经160 18(TC下水热反应l 3h后冷却、分离、洗涤、真空干燥，可以制备拟 薄水铝石空心微球。CN101357771随后公开了一种高比表面积拟薄水铝石微球的水热制备 方法，它是将少量酒石酸钠与硫酸铝钾、硫酸铝铵、硫酸铝或其任意比例的混合物混合，形 成Al3+和酒石酸钠添加剂浓度分别为0. 005 0. 3mol/L和0. 0005 0. 025mol/L的溶液， 控制尿素和A1"的摩尔比为1.5 2. 5 : 1.0，经150 20(TC下水热反应l 5h后冷却、 分离、洗涤、真空干燥，制得比表面积为167.2 371.8m7g的拟薄水铝石(核壳)空心微 球。Chen等人则报道 了一种拟薄水铝石纳米薄片和纳米线的水热制备方法，先向70mL蒸馏水中加入13mmo1硝 酸铝，然后分别加入16mmo1和30mmo1尿素，调节溶液的pH分别约5和10，在140 200°C 下水热处理12h后，分别得到拟薄水铝石纳米线和纳米薄片。最近，Zhang等人报道了一种由纳米薄片组装而成的拟薄水铝 石微球的微波辅助溶剂热合成方法，先将lmmol A1C13 6H20、0. 5g十六烷基三甲基溴化胺 和1. 2g NaOH溶解在20mL去离子水和10mL甲醇的混合溶液中，随后向其中加入2. 75mL醋 酸乙酯并搅拌10min，产物经微波加热至16(TC并恒温30min后，经冷却、分离、洗涤和真空 干燥后得到拟薄水铝石微球。 上述方法虽然能够制备包括(核壳)空心微球、实心微球、纳米薄片和纳米线在内 的各种异形拟薄水铝石，但存在着同种制备方法中产物形貌比较单一，或制备路线比较复 杂等缺点，尤其是以硝酸铝和氯化铝等不含硫酸根的无机铝盐为铝源时，无法直接通过水 热法制备拟薄水铝石空心微球。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种基于硝酸铝和氯化铝为铝源，尿素为沉 淀剂，通过添加一定量硫酸盐，可以在较温和的水热反应条件下，实现包括空心微球在内的 系列异形拟薄水铝石的制备方法。本专利技术解决其技术问题采用以下的技术方案 本专利技术提供的制备系列异形分级拟薄水铝石的水热方法，其步骤包括 1)将沉淀剂与不含硫酸根的铝盐溶解在蒸馏水中，随后加入硫酸盐，搅拌均匀后 形成总A1"浓度为(0. 004 0. 35)mol/L、尿素和Al"摩尔比为(1.4 2. 6) : 1. 0的溶 液，然后将该溶液转移至水热釜中进行反应，得水热产物； 2)水热产物经冷却、真空抽滤后，先用蒸馏水洗涤滤饼至中性，然后将中性滤饼用 无水乙醇洗涤一次并真空抽滤，再经真空干燥后得到包括空心微球在内的系列异形分级拟 薄水铝石。 本专利技术所制备的包括空心微球在内的系列异形分级拟薄水铝石，不仅可以用作吸 附材料，也可以用作在催化和吸附领域中广为应用的Y _A1203等过渡态氧化铝的前驱物材 料。 本专利技术与现有拟薄水铝石的制备技术相比，具有以下主要优点 可以在较高的铝盐浓度范围内和相对较温和的水热反应条件下，通过逐渐增加向硝酸铝、氯化铝或其混合物与尿素形成水热体系中添加的硫酸盐的量，实现纺锤形纳米薄片、纺锤形纳米薄片组装体、椭球状纳米薄片组装体到三维花状结构和空心微球等系列异形分级拟薄水铝石的制备。该过程具有工艺简单、反应条件温和、产物形貌多样、重现性好，添加硫酸盐种类广泛和容易实施操作等优点，密切结合了亟需开发高附加值异形分级拟薄水铝石的实际，有利于在催化和吸附等领域推广应用，尤其可用作^41203等过渡态氧化铝的前驱物材料。附图说明 图1是硫酸铵辅助硝酸铝-尿素水热体系制备分级拟薄水铝石空心微球的扫描电 镜(Scanning electron microscopy, SEM)照片。 图2是硫酸钠辅助硝酸铝/氯化铝_尿素水热体系制备分级拟薄水铝石空心微球 的SEM照片。 图3是硫酸铝钾辅助氯化铝_尿素水热体系制备分级拟薄水铝石空心微球的SEM 照片。 图4是硫酸铝铵、硫酸铝和硫酸铝钾辅助硝酸铝_尿素水热体系制备分级拟薄水 铝石花状结构的SEM照片。 图5是硫酸铝钾辅助硝酸铝-尿素水热体系制备分级椭球状纳米薄片组装体的4SEM照片。 图6是硫酸铝铵辅助氯化铝-尿素水热体系制备分级纺锤形拟薄水铝石纳米薄片 组装体的SEM照片。 图7是不添加硫酸盐时从氯化铝_尿素水热体系制备拟薄水铝石纳米薄片的SEM 照片。 图8是不添加硫酸盐时从硝酸铝_尿素水热体系制备拟薄水铝石纳米薄片的SEM 昭片。具体实施例方式本专利技术涉及制备包括空心微球、三维花状结构、椭球状纳米薄片组装体和纺锤形纳米薄片组装体在内的系列异形分级拟薄水铝石的水热方法，该方法是先将硝酸铝、氯化铝或其任意比例的混合物溶解在蒸馏水中，再加入一定量的尿素和硫酸盐后进行水热处理，反应产物经冷却、浆液分离、洗涤和真空干燥后，得到所述的异形分级拟薄水铝石产品。 本专利技术提供的制备系列异形分级拟薄水铝石的水热方法，包括以下步骤 1.将沉淀剂与不含硫酸根的铝盐溶解在蒸馏水中，随后加入硫酸盐，搅拌均匀后形成总Al3+浓度为(0. 004 0. 35)mol/L(较佳浓度为0. 01 0. 25mol/L)、沉淀剂和Al3+摩尔比为(1.4 2.6) : l.O(较佳摩尔比为1.7 2.3 : 1.0)的溶液，然后将该溶液转移至水热釜中，并在150 19(TC下反应0. 25 6h，得水热产物。 所述沉淀剂为尿素。 所述的硫酸盐为硫酸铝钾、硫酸铝铵、硫酸铝、硫酸铵和硫酸钠中的一种，或其相 互间任意比例的混合物。 2.水热产物经冷却、真空抽滤后，先用蒸馏水洗涤滤饼至中性，然后将中性滤饼用 无水乙醇洗涤一次并抽滤，所得滤饼在60 85t:下真空干燥5 12h后本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制备系列异形分级拟薄水铝石的水热方法，其特征是具体步骤包括：　　（１）将沉淀剂与不含硫酸根的铝盐溶解在蒸馏水中，随后加入硫酸盐，搅拌均匀后形成总Ａｌ↑［３＋］浓度为０．００４～０．３５ｍｏｌ／Ｌ、沉淀剂和Ａｌ↑［３＋］摩尔比为１．４～２．６∶１．０的溶液，然后将该溶液转移至内衬聚四氟乙烯的水热釜中进行水热反应，得到水热产物；　　（２）水热产物经冷却、真空抽滤后，先用蒸馏水洗涤滤饼至中性，然后将中性滤饼用无水乙醇洗涤一次并抽滤，再经真空干燥后得到异形分级拟薄水铝石。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡卫权，张光旭，陈双桂，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：83[中国|武汉]