有规则孔径分布的介孔NiAl10O16材料的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种有规则孔径分布的介孔NiAl10O16材料的制备方法，属于无机纳米材料技术领域。其步骤是首先将镍、铝盐溶解在一定量的去离子水中，配成储备溶液。在30～90℃，向储备液中逐滴滴入浓度为1mol/L碳酸铵溶液，控制碳酸铵的物质的量是铝离子和镁离子物质的量之和的1.5倍；将滴定后形成的胶体转入烘箱110℃干燥12小时；以10℃/min的升温速率在700℃~900℃焙烧20小时。研磨后得到表面积为150～230m2/g,孔径分布5～15nm。本发明专利技术工艺简单，成本低廉，纯度高，具有高的比表面积，易于控制，易于工业化。产品可用作催化材料、吸附材料、发光材料、磁性材料、分离材料和耐高温等高性能复合材料等领域。

Method for preparing mesoporous NiAl10O16 material with regular pore size distribution

The invention relates to a preparation method of a mesoporous NiAl10O16 material with regular pore size distribution, belonging to the field of inorganic nano material technology. The step is to dissolve the nickel and aluminium salts in a certain amount of deionized water and then form a reserve solution. In 30 ~ 90 degrees, to reserve liquid drops into the concentration of 1mol/L by ammonium carbonate, ammonium carbonate control the amount of material is 1.5 times of aluminum and magnesium ions and the amount of substance; the formation of colloidal titration into the oven drying at 110 deg.c for 12 hours at 10 DEG C; the heating rate in /min 700 DEG ~900 DEG roasting for 20 hours. After grinding, the surface area is 150 ~ 230m2/g, and the pore size is 5 ~ 15nm. The invention has the advantages of simple process, low cost, high purity, high specific surface area, easy control and easy industrialization. Products can be used as catalytic materials, adsorption materials, luminescent materials, magnetic materials, separation materials and high temperature resistant high-performance composite materials and other fields.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种有规则孔径分布的介孔MAlltlO16材料的制备方法，属于无机纳米材料

技术介绍
按照国际纯粹和应用化学协会(IUPAC)的定义，多孔材料可以根据它们孔直径的大小分为三类孔径小于2 nm的材料为微孔材料(microporousmaterials)；孔径在 2-50 nm的材料为介孔材料(mesoporous materials)；孔径大于50 nm的材料为大孔材料 (macroporous materials)。由于介孔材料具有允许分子进入的更大的内表面和孔穴，所以可以处理较大的分子或基团，因此该类材料的使用为重油、渣油的催化裂化开辟了新天地。由于量子尺寸效应及界面耦合效应的影响，获得的有序介孔异质复合材料，将具有奇异的物理、化学性能。在较大的介孔分子筛孔道中进行生物有机化学模拟也成为可能；此外，在局部氧化、完全燃烧、NOx降解、加氢脱硫过程、光催化降解有机物以及固体酸催化、 吸附分离等领域也引起了人们的广泛关注。该类材料必将在化学、光电子学、电磁学、材料学、环境学等诸多领域有巨大的潜在应用前景。关于NiAlic^6 报道并不多，Journal of Solid State Chemistry 58，(1985) 383-397中通过在1150 °C煅烧Al2O3-NiO氧化物制得NiAlltA6亚稳态相，并利用透射电镜分析了 NiAlic^6 微观结构。Applied Catalysis A: General 368，(2009) 105 - 112 中用Y-Al2O3浸渍不同浓度的硝酸镍制备粗2-乙基己醇加氢催化剂的过程中发现当镍的含量大于9.1% (wt%)时，在750-800 °C煅烧生成NiAlltlO1615并对比了无定形NiO、晶体NiO、 NiAl2O4还原温度及2-乙基己醛加氢的催化活性，在高温反应时NiAlltA6具有较高的催化活性。目前还没有关于介孔NiAlltlO16M料的报道，介孔材料的合成一般要用到有机物做模板剂，操作条件一般比较苛刻。因而开发一种原料易得，成本低廉，操作简单，处理方便， 反应条件温和，易于工业化的介孔NiAlltlO16材料合成方法具有重要意义。本方法通过可溶性铝盐和镍盐水解的方法，制备出氢氧化铝和氢氧化镍溶胶。干燥后脱出游离的水，形成氢氧化铝和氢氧化镍干凝胶。煅烧失去分子内水之后，形成了介孔 NiAl10O16材料。反应方程式如下2A1 (NO3) 3+3 (NH4) 2C03 + 3H20=2A1 (OH) 3 +6NH4N03+3C02 个 Ni (NO3) 2+ (NH4) 2C03 + H2O=Ni (OH) 2+2NH4N03+C02 个 NH4NO3 = HNO3 + NH3 或者 NH4NO3 = N2O + 2Η20 Ni (OH) 2 +10Α1 (OH) 3 NiAl10O16 +16Η20。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种有规则孔径分布的介孔MAlltlO16材料的制备方法。本专利技术一种有规则孔径分布的介孔MAlltlO16材料的制备方法，其特征在于具有以下的制备过程和步骤a.将一定量的铝盐要镍盐溶于去离子水中，制备2 5mol/L的铝离子溶液和0.2 0. 5mol/L的镍离子溶液；铝离子的浓度为镍离子浓度的10倍；b.在30 90°C，边搅拌边逐滴滴入浓度为1 4mol/L的碳酸铵溶液，控制碳酸铵的体积，使碳酸铵物质的量是镍铝离子物质量之和的1. 5倍；经反应得到凝胶；c.将滴定后形成的凝胶在反应温度下恒温陈化M小时，随后转入烘箱，在110°C下干燥12小时；d.将上述干燥后的凝胶以10°C/min的升温速率，在700 900°C煅烧20小时，最终制得介孔NiAlltA6材料。所述的铝盐为硝酸铝、氯化铝、硫酸铝中的任一种；以硝酸铝为优先；所述的镍盐为硝酸镍、氯化镍、硫酸镍中的任一种，以硝酸镍为优先。本专利技术的特点和优点如下所述(1)本专利技术采用盐类水解溶胶凝胶法，产物具有一种重现性好的规则均一孔径分布介孔MAlltlO16,为功能材料的研究开发奠定了良好基础。(2)本专利技术方法所选取的体系以工业上易得的碳酸铵为原料，合成出一种规则孔径分布介孔MAlltlO16，从而大大降低了生产成本，提高了纳米材料的生产效率。(2)本专利技术方法仅需两种反应物质，通过简便的反应即可合成出规则均一孔径分布介孔NiAlltlO16，且反应中所用的溶剂为水，可以回收再利用，因此具有操作简便、工艺设备简单、无污染的优点，利于工业化生产。附图说明图1为本专利技术实施例一的产物X射线粉末衍射(XRD)获得的结构图。图2为本专利技术实施例一的产物氮气吸脱附和孔径分布图。图3为本专利技术实施例二的产物氮气吸脱附和孔径分布图。图4为本专利技术实施例三的产物氮气吸脱附和孔径分布图。图5为本专利技术实施例四的产物氮气吸脱附和孔径分布图。图6为本专利技术实施例五的产物氮气吸脱附和孔径分布图。具体实施例方式现将本专利技术的具体实施例叙述于后。实施例1本实施例中的制备步骤如下(a)搅拌下，将0.Imol硝酸铝0. Olmol硝酸镍和溶于50 mL去离子水中，形成混合均勻的溶液；(b)70 ！恒温搅拌下，将165mL，IM的碳酸铵溶液逐滴滴入到上述溶液中，形成溶胶；(c)将上述均勻的溶胶在70°C恒温下陈化M小时，转移到烘箱中110 °C烘干12小时；(d)将步骤c所得的样品以10°C/min的升温速率在800 °C焙烧20小时，研磨即得4到介孔NiAlltA6材料。将本实例所得产物，进行XRD图谱测定，和队吸附脱附测定材料的BET比表面积和孔径分布测定。在从图1可见，XRD结果表明产物为NiAlltlO16 (与37-U92 JCPDS卡片一致)。图2是样品孔径分布曲线和N2吸-脱附等温曲线(内置图)。孔分布曲线是以孔容对孔径一次微分作图，纵坐标应是dV/dr，单位cm-3. g-1. nm_l，代表孔容随孔径的变化率， 横坐标为孔径，单位为nm。吸附等温线图，横坐标Ρ/Ρ0代表相对压强，是无量纲数值，P是测试点氮气的绝对压强，PO是测试温度下氮气的饱和蒸气压，相对压强即氮气的吸附平衡压强相对于其饱和蒸气压大小；纵坐标是吸附量，是有量纲数值，指平衡时单位量吸附剂在平衡温度和压强下吸附的吸附质的量。(吸附剂的量以质量计量，吸附质的量则以体积、质量或物质的量计量，但大多以吸附质在标准状况(STP)下气体体积计量，因此常见的单位量纲是cm3/g或mL/g，其后带STP指明为标准状况。)所得产物比表面为201.46 m2/g，平均孔径为5. 40 nm，孔容为0. 27cm7g，孔径分布比较均一规则。实施例2 具体步骤如下(a)搅拌下，将0.Imol硝酸铝0. Olmol硝酸镍溶于20 mL去离子水中，形成混合均勻的溶液；(b)90 ！恒温搅拌下，将165mL，lmol/L的碳酸铵溶液逐滴滴入到上述溶液中，形成溶胶；(c)将上述均勻的溶胶转在90°C恒温下陈化M小时，移到烘箱中110 °C烘干12小时；(d)将步骤c所得的样品以10°C/min的升温速率在800 °C焙烧20小时，研磨即得到介孔NiAlltA6材料。本实施例所得产物的孔径分布曲线和N2吸-脱附等温曲线本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种有规则孔径分布的介孔ＮｉＡｌ１０Ｏ１６材料的制备方法，其特征在于具有以下的制备过程和步骤：　　　　ａ．　将一定量的铝盐和镍盐溶于去离子水中，制备２～５ｍｏｌ／Ｌ的铝离子溶液和０．２～０．５ｍｏｌ／Ｌ的镍离子溶液；铝离子的浓度为镍离子浓度的１０倍；　　　　ｂ．　在３０～９０℃，边搅拌边逐滴滴入浓度为１～４ｍｏｌ／Ｌ的碳酸铵溶液，控制碳酸铵的体积，使碳酸铵物质的量是镍铝离子物质量之和的１．５倍；经反应得到凝胶；　　　　ｃ．　将滴定后形成的凝胶在反应温度下恒温陈化２４小时，随后转入烘箱，在１１０℃下干燥１２小时；　　　　ｄ．　将上述干燥后的凝胶以１０℃／ｍｉｎ的升温速率，在７００～９００℃煅烧２０小时，最终制得介孔ＮｉＡｌ１０Ｏ１６材料。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：丁伟中，尚兴付，汪学广，刘合之，王新星，沈葵，鲁雄刚，
申请(专利权)人：上海大学，
类型：发明
国别省市：31