一种以小分子为模板剂合成尖晶石材料的制备方法，属于化工材料制备技术领域。本发明专利技术以可溶性A盐和可溶性B盐为原料，以小分子葡萄糖或蔗糖等为模板剂，先制备金属离子混合液，再经回流、晶化、抽滤、洗涤、焙烧的简单工序而制得产品。本发明专利技术具有生产设备简单，投资小，工艺简单，反应温度低，能耗低，生产安全，生产成本低，便于推广应用，能制备出大比表面积的优良尖晶石产品，并且比表面积和孔径可调，应用范围广的特点。本发明专利技术可广泛应用于制备尖晶石材料，特别适用于制备MgA12O4和ZnAl2O4尖晶石材料，采用本方法制备出的产品可广泛用作陶瓷、防火等材料，特别适用作高温反应用的催化剂载体。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于化工材料制备
，具体涉及尖晶石材料的制备方法。
技术介绍
尖晶石AB2O4 (A、B代表两种金属)材料具有特殊的物理化学性质，如①材料硬度大、熔点高、化学性能稳定，高温下抗浸蚀能力强；②晶体属立方晶系，其导热性和热膨胀性在各个方向上都相同，膨胀系数小，有良好的热稳定性；③晶体格子中A离子和B离子可以分别是多种金属离子，导致其具有性质多变性，如磁学性能等；④晶格密度大，水分子难以进入晶体内部，具有很高的水热稳定性。由此尖晶石材料在诸多领域都有广泛的应用价值，如磁性材料、陶瓷材料、防火材料、隐身材料等，尤其是作为催化材料受到了越来越多的关注。现有尖晶石的制备方法，如2009年公开号为CN101565194A的“一种超细介孔镁铝尖晶石的制备方法”专利。其公开的方法是:以可溶性铝盐和可溶性镁盐为原料，以氨水或有机胺为碱性溶液，以阳离子表面活性剂或有机高聚物为模板剂；先将碱性溶液加入到可溶性铝盐和可溶性镁盐的混合溶液中，并加入模板剂，再陈化、晶化、洗涤、过滤、干燥、焙烧而得镁铝尖晶石粉末产品。该方法的主要缺点是:①碱液中使用的有机胺都具有不同程度的毒性；②采用的模板剂为阳离子表面活性剂和有机高聚物，其价格较贵，不适合工业化批量生产；③洗涤和过滤废液未做任何处理直接排放，其中的有机物易对环境造成污染，不利于环境保护。又如Mehran Rezaei等报道的以表面活性剂为模板剂制备介孔镁铝尖晶石(Powder Technology, 2010198:275)，其方法是:化学计量比的硝酸镁、硝酸铝、CTAB (十六烷基三甲基溴化铵)溶于去离子水制成浆液并滴加氨水调节pH至9左右，待沉淀完成继续搅拌30min，并在80°C下回流并持续搅拌24h，镁铝尖晶石产品经过滤、洗涤、干燥和焙烧得至IJ。该方法的主要缺点是:制备的镁铝尖晶石(MgAl2O4)比表面积仅65 203m2/g，较小，实用性较差。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有尖晶石材料制备方法的不足之处，提供一种以小分子为模板剂合成尖晶石的制备方法。具有制备出的尖晶石材料比表面积大、孔径较大、实用性强等特点；该方法简单、原料易得、成本低、便于推广应用、易于工业化扩大生产。实现本专利技术目的的技术方案是:。以可溶性A盐(即六水硝酸镁或六水硝酸锌等)和可溶性B盐(即九水硝酸铝或九水硝酸铁等)为原料，以小分子葡萄糖、蔗糖等为模板剂，先制备金属离子混合液，再经回流、晶化、抽滤、洗涤、焙烧的简单工序而得到产品。所述方法的具体步骤如下:(I)制备金属离子混合溶液 以可溶性A盐[即六水硝酸镁Mg(NO3)2.6Η20)或六水硝酸锌(Zn(NO3)2.6Η20)等]和可溶性B盐[即九水硝酸铝(Al (NO3)3.9Η20)或九水硝酸铁(Fe (NO3)3.9Η20)等]为原料；以葡萄糖、蔗糖、柠檬酸、CTAB中的一种，或者在葡萄糖或蔗糖或柠檬酸中加入CTAB的混合物，所述混合物中葡萄糖或蔗糖或柠檬酸:CTAB的摩尔比为1: 0.2 2。按照可溶性A盐:可溶性B盐:模板剂:去离子水的摩尔比为1: 2: 0.03 1: 220 450的比例，先将模板剂加入到去离子水中，搅拌至溶解为止得到透明的模板剂溶液，然后向模板剂溶液中加入可溶性A盐和可溶性B盐，搅拌至混合均匀；制备得到透明粘稠的金属离子混合液，备用。(2)制备尖晶石成品第(I)步完成后，先将第(I)步制备出的金属离子混合液放置于带磁力搅拌的油浴锅中，在搅拌条件下按照金属离子混合液中可溶性A盐:氨水的摩尔比为1: 3 6的比例，在金属离子混合液中滴加氨水，再升温至80 120°C恒温下回流并持续搅拌12 48h。然后将将滴加过氨水的混合液转移至聚四氟乙烯内衬的反应釜中在80 170°C下晶化12h 48h后得到粗产品。最后将制得的粗产品进行抽滤，抽滤的同时用去离子水洗涤至滤液为中性，分别收集洗涤废液和过滤固体。收集的洗涤废液经处理达标后排放，将收集的过滤固体在干燥箱中于110 120°C干燥8 12h。将干燥后得到的固体，置于研钵中进行研磨，将磨细的固体放置于马弗炉中在700 1000°C下焙烧4 5h，就制备出尖晶石产品O本专利技术采用上述技术方案后，主要有以下效果:1.本专利技术方法采用的模板剂为葡糖糖、蔗糖、柠檬酸，其廉价易得，相比传统制备大比表面积尖晶石所使用的表 面活性剂、高分子具有明显的价格优势，因此生产成本低，利于工业化推广应用；所用模板剂对环境基本无污染，有利于环境保护；2.采用本专利技术方法制备出的尖晶石材料比表面积高达190 330m2/g，孔径为40 60nm,属于优良的尖晶石材料；3.采用本专利技术方法制备的尖晶石材料的比表面积和孔径可调。本专利技术通过选用两种混合模板剂，如葡萄糖和CTAB的混合物，并调节其混合比例，就能调节尖晶石材料的比表面积和孔径，制备出不同优良性能的尖晶石，满足不同的应用的需求，应用广泛；4.本专利技术采用沉淀法制备尖晶石材料，工艺简单，晶化和回流温度低，能耗低，生产安全，进一步降低了生产成本；5.本专利技术方法的生产设备简单，投资小。本专利技术方法只用到了油浴锅、干燥箱、马弗炉等简单常用的仪器，从而再进一步降低了生产成本，便于推广应用，适合于工业化大规模生产。本专利技术方法可广泛用于制备尖晶石材料，特别适用于制备MgAl2O4和ZnAl2O4尖晶石材料，采用本专利技术制备的尖晶石材料可广泛用作磁性材料、陶瓷材料、防火材料、隐身材料等，特别适用作高温反应用催化剂的载体。具体实施例方式下面结合具体实施方式，进一步说明本专利技术。实施例1，特征是合成MgAl2O4尖晶石材料的具体步骤如下:(I)制备金属离子混合液按照Mg(NO3)2.6H20: Al (NO3)3.9H20:葡萄糖:蒸馏水=1: 2:1: 380 的比例制备MgAl2O4,具体步骤如下:称取1.98g葡萄糖溶解于68ml蒸懼水中搅拌至透明液体；称取7.5g九水硝酸铝，2.56g六水硝酸镁加入上述溶液中搅拌混匀得金属离子混合液备用。(2)制备 MgAl2O4 成品第(I)步完成后，先将第(I)步制备出的金属离子混合液放置于磁力搅拌的油浴锅中，按照金属离子混合液中Mg2+:氨水=1: 5的比例，在搅拌下将氨水滴加到金属离子混合液中；滴加完毕后将滴加过氨水的混合液升温至120°C，在连续搅拌下回流12h。然后将滴加过氨水的混合液转移至聚四氟乙烯内衬的反应釜中80°C下晶化48h得到粗产品。最后将制得的粗产品进行抽滤，抽滤的同时用去离子水洗涤至滤液为中性，分别收集洗涤废液和过滤固体。收集的洗涤废液经处理达标后排放，将收集的过滤固体在干燥箱中于110°C干燥8h，将干燥后得到的固体，置于研钵中进行研磨，将研细的固体放置于马弗炉中在800°C下焙烧4h，就制备得到尖晶石MgAl2O4产品。实施例2，特征是合成MgAl2O4尖晶石材料，同实施例1，其中:第(I)步中，物料]\%(勵3)2*6!120: Al(NO3)3.9Η20:柠檬酸:蒸馏水的摩尔比为1:2:1: 400，柠檬酸的质量为1.92g，蒸馏水的体积为72ml。第⑵步中，Mg2+:氨水的摩尔比为1: 6，氨水滴加完毕后将混合液升温至100°c，回流时间为30h ，晶化温度为160°C，晶化时本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种以小分子为模板剂合成尖晶石材料的制备方法，其特征在于所述方法的具体步骤如下：(1)制备金属离子混合溶液以可溶性A盐和可溶性B盐为原料；按照可溶性A盐∶可溶性B盐∶模板剂∶去离子水的摩尔比为1∶2∶0.03～1∶220～450的比例，先将模板剂加入到去离子水中，搅拌至溶解为止得到透明的模板剂溶液，然后向模板剂溶液中加入可溶性A盐和可溶性B盐，搅拌至混合均匀；制备得到透明粘稠的金属离子混合液；(2)制备尖晶石成品第(1)步完成后，先将第(1)步制备出的金属离子混合液放置于带磁力搅拌的油浴锅中，在搅拌条件下按照金属离子混合液中可溶性A盐∶氨水的摩尔比为1∶3～6的比例，在金属离子混合液中滴加氨水；再升温至80～120℃恒温下回流并持续搅拌12～48h，然后将滴加过氨水的混合液转移至聚四氟乙烯内衬的反应釜中在80～170℃下晶化12h～48h后得到粗产品，最后将制得的粗产品进行抽滤，抽滤的同时用去离子水洗涤至滤液为中性，分别收集洗涤废液和过滤固体，收集的洗涤废液经处理达标后排放，将收集的过滤固体在干燥箱中于110～120℃干燥8～12h，将干燥后得到的固体，置于研钵中进行研磨，将磨细的固体放置于马弗炉中在700～1000℃下焙烧4～5h，就制备出尖晶石产品。...
【技术特征摘要】
1.一种以小分子为模板剂合成尖晶石材料的制备方法，其特征在于所述方法的具体步骤如下: (1)制备金属离子混合溶液 以可溶性A盐和可溶性B盐为原料；按照可溶性A盐:可溶性B盐:模板剂:去离子水的摩尔比为1:2:0.03 1: 220 450的比例，先将模板剂加入到去离子水中，搅拌至溶解为止得到透明的模板剂溶液，然后向模板剂溶液中加入可溶性A盐和可溶性B盐，搅拌至混合均匀；制备得到透明粘稠的金属离子混合液； (2)制备尖晶石成品 第(I)步完成后，先将第(I)步制备出的金属离子混合液放置于带磁力搅拌的油浴锅中，在搅拌条件下按照金属离子混合液中可溶性A盐:氨水的摩尔比为1: 3 6的比例，在金属离子混合液中滴加氨水；再升温至80 120°C恒温下回流并持续搅拌12 48h，然后将滴加过氨水的混合液转移...
【专利技术属性】
技术研发人员：董立春，刘雄，唐成黎，李俊宏，陈文，王竸，谭芸妃，杨倩，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。