[发明专利]具有高表面积的一水软铝石和γ氧化铝的制备方法

说明书

对相关申请的交叉引用 

本申请基于2005年8月8日提交的韩国专利申请第10-2005-0024251号，并要求其优选权，其公开内容由此通过参考引入。 

技术领域

本发明涉及一种制备具有高表面积的一水软铝石和γ氧化铝的方法。更具体地，本发明涉及一种方法，其包括水解铝醇盐制备一水软铝石和煅烧所述反应产物制备γ氧化铝，其中，醇被用作反应溶剂，并且加入少量的水和一种特殊的有机羧酸以便容易地回收所述反应溶剂，同时显著地降低干燥所需的能量，并且制备出高表面积高纯度的纳米一水软铝石。此外，由此制备的γ氧化铝可适于高附加值产品如吸附剂、催化剂、催化剂载体和色谱材料的生产工业。 

背景技术

一般，氢氧化铝是通过拜耳法进行制备，其包括在高压和高温下将高岭土溶解于氢氧化钠中，将氧化铝浸提到溶液中，然后通过水解所述浸提过的溶液来制备氢氧化铝。 

然而，拜耳法制备的氢氧化铝含有大量杂质，包括Na₂O，Fe₂O₃等。此外，它使用高岭土作为活性氧化铝，成本相当高。因为高岭土是一种进口材料而且也不方便，这是由于设立一个在溶解所述矿物过程中维持高压和高温所需的高压釜会增加额外的成本。 

另外一种制备具有高纯度的氧化铝的典型方法是铝水解，其包括水解铝醇盐(aluminum alkoxide)来得到氧化铝凝胶和将所得到的氧化铝凝胶煅烧为氧化铝，如下面反应方程式1、2和3所示。对于反应方程式1而言，非晶态氢氧化铝是通过水解铝醇盐来制备，然后通过结晶化制备一水软铝石，如反应方程式2所示。接着在400-800℃之间煅烧所述一水软铝石来制备γ氧化铝，如反应方程式3所示。 

反应方程式1 

A1(OR)₃+3H₂O→Al(OH)₃+3ROH 

反应方程式2 

Al(OH)₃→AlOOH+H₂O 

反应方程式3 

AlOOH→1/2Al₂O₃+1/2H₂O 

γ氧化铝是通过水解铝醇盐来制备的，它是在酸中进行，如盐酸或硝酸，接着进行胶溶、老化和晶体成长来制备纳米一水软铝石颗粒，然后干燥和煅烧所述一水软铝石。众所周知，一水软铝石颗粒尺寸可以根据反应温度、反应时间和酸使用量等来进行调节(韩国专利第267722号)，而且一水软铝石颗粒尺寸会显著影响由所述一水软铝石制备的γ氧化铝的表面积和孔隙度以及一水软铝石颗粒的表面积和孔隙度。 

此外，公开了在水解铝醇盐中使用有机溶剂代替水性溶液的例子。将5-50vol.％的铝醇盐溶解在选自醚、酮、醛和它们的混合物当中的一种之中，然后将1-50vol.％(H₂O∶Al(OR)₃＝1.5-4∶1)的水添加到所述铝醇盐溶液中。对所述溶液进行过滤，然后干燥所述过滤液并在200-600℃煅烧来制备具有300-600m²/g高表面积的非晶态氧化铝(美国专利第4,275,052号)。在200-300℃的高温下，将铝醇盐溶解于仲醇或叔醇中来制备具有高于500m²/g的高表面积的氧化铝，并且将异丁醇铝在正丁醇中进行热解(美国专利第4,387,085号)。铝醇盐被用少量的水进行水解(H₂O∶Al＝3∶1)，而没有使用任何溶剂，然后干燥来制备氧化铝粉末，将所述氧化铝粉末再加入到HNO₃/Al＝0.27的含水硝酸溶液中，在100℃制备粘性溶胶，然后干燥得到透明凝胶(美国专利第4,532,072号)。 

另外，由Ziegler/Alfol工艺制备的作为中间产物的铝醇盐，在 水溶液中于60-100℃进行水解，得到含10-11％氢氧化铝的氧化铝悬浮液。所述浆料在100-235℃及1-3的压力下在压力反应器中进行老化30分钟-20小时，同时进行搅拌，然后喷雾干燥和煅烧来获得氧化铝(美国专利第5,055,019号)。 

如上所述，当通过在水溶液中水解铝醇盐来制备一水软铝石和γ氧化铝时，回收醇是困难的，它需要较高的干燥成本，而且氧化铝具有低的比表面积或孔隙度。此外，当有机溶剂被用于水解时，氧化铝的表面积变得相当大，但它是不利的，因为它需要高压反应器而且所述产品也是非晶态的。