[发明专利]一种氢氧化铝纳米带及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种氢氧化铝纳米带及其制备方法。

背景技术

氢氧化铝由于其巨大的比表面积和空隙率，可作为催化剂、催化剂载体和吸附剂使用。然而氢氧化铝的广泛应用，不仅取决于其比表面积和空隙率，而且氢氧化铝的形貌结构也对其应用有很重要的意义(J Mater Sci 38，2673-2678)。有文献报道，以尿素作为沉淀剂，采用均相沉淀法制备氢氧化铝[J.Am Chem.Soc，59(7)，1190-1196，(1937)]，其后又有文献报到在PEG存在的条件下采用均相沉淀法制备氢氧化铝纳米棒纤维[MicroporousMesoporous Mater，12339-44(2009)]。但是，现有技术中制备的氢氧化铝多为无定型氢氧化铝，它的力学性能不够优异。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术制备的氢氧化铝的力学性能不足的缺点，提供一种新型的形貌结构呈三维放射状结构的氢氧化铝纳米带，以提高氢氧化铝纳米带的力学性能，进一步扩大它的应用范围。

本发明提供了一种氢氧化铝纳米带，其中，该氢氧化铝纳米带的形貌结构呈三维放射状结构。

本发明还提供了一种氢氧化铝纳米带的制备方法，其中，该制备方法包括将可溶性铝盐和尿素溶解于醇水混合溶剂中，然后将所得混合物依次在温度为340-373K和393-573K下加热6-15小时和2-10小时。

本发明的氢氧化铝纳米带具有三维放射状结构的形貌结构，使用本发明的氢氧化铝纳米带作为添加剂，可以提高材料的力学性能，从而进一步扩大纳米氢氧化铝的应用范围。实施例和对比例的结果显示，添加本发明的氢氧化铝纳米带的聚乙烯醇的模量为5GPa，强度为150MPa，力学性能优于不加氢氧化铝纳米带的聚乙烯醇和添加无定型氢氧化铝的聚乙烯醇。

附图说明

图1为实施例1制得的氢氧化铝纳米带的XRD图；

图2为实施例1制得的氢氧化铝纳米带的TEM图；

图3为实施例2制得的氢氧化铝纳米带的TEM图。

具体实施方式

本发明的一方面提供一种氢氧化铝纳米带，其中，该氢氧化铝纳米带的形貌结构呈三维放射状结构，如图2和3所示。

在本发明中，所述氢氧化铝纳米带的长度可以为0.2-2μm，优选为0.5-1.5μm；宽度可以为90-250nm，优选为100-200nm；厚度可以为10-30nm，优选为15-25nm。

本发明的另一方面还提供一种氢氧化铝纳米带的制备方法，其中，该制备方法包括将可溶性铝盐和尿素溶解于醇水混合溶剂中，然后将所得混合物依次在温度为340-373K和393-573K下加热6-15小时和2-10小时。本发明的氢氧化铝纳米带的制备方法主要是通过在可溶性铝盐与尿素反应的常规反应温度340K-373K进行加热反应的基础上，进一步提高反应温度至393K-573K，并且进一步加热反应2-10个小时，优选3-8小时，在此种反应条件下，可以生成形貌结构呈三维放射状结构的氢氧化铝纳米带。

在本发明的制备方法中，为了使反应能够快速、有效地进行，以产生所需的氢氧化铝纳米带，所述可溶性铝盐和所述尿素的摩尔比优选为1∶3-10，更优选为1∶6-9。优选情况下，所述可溶性铝盐可以为氯化铝、硫酸铝和硝酸铝中的一种或多种。

在本发明的制备方法中，在可溶性铝盐与尿素反应的过程中，使用的反应溶剂优选为醇水混合溶剂。为了使该反应更有效地进行，所述可溶性铝盐和尿素的总重量与所述醇水混合溶剂的重量比优选为0.005-0.1∶1，更优选为0.01-0.08∶1。并且，所述醇水混合溶剂中，醇和水的体积比优选为1∶9-9∶1，更优选为1∶6-6∶1。所述醇为能与水互溶的醇，例如甲醇、乙醇、异丙醇、己二醇和一缩二乙二醇中的一种或多种。

本发明的氢氧化铝纳米带的制备方法的具体步骤如下：

(1)按上述比例将一定量的可溶性铝盐和尿素溶解于醇水混合溶剂中，在室温下搅拌至澄清；

(2)将步骤(1)得到的溶液倒入反应釜进行加热处理，加热温度为340K～373K，加热时间为6～15个小时；

(3)将步骤(2)得到的混合物再升温至393K～573K，升温后加热时间为2-10个小时；

(4)将步骤(3)得到的混合物经离心(1000rpm，5min)分离或抽滤，得到沉淀，并用二次蒸馏水洗涤沉淀以除去杂质，将离心后所得的沉淀或过滤后所得的固体用冷冻干燥机在-25℃下干燥12小时，得到氢氧化铝纳米带。