[发明专利]一种通过碳酸氢钠分解铝酸钠溶液制备有序介孔氧化铝的方法

说明书

技术领域

本发明属无机纳米结构材料领域，具体涉及一种通过碳酸氢钠分解铝酸钠溶 液制备有序介孔氧化铝的方法。

背景技术

介孔材料是二十世纪九十年代初迅速兴起的新型纳米结构材料，由于其体现 出许多优良性质，一出现就受到了世界范围内化学、物理以及材料界的广泛重视。 在催化、吸附、分离等领域具有广泛的应用前景。

在催化领域，传统的微孔催化剂由于较小的孔径(＜2.0nm)限制了其在有 机大分子参与或生成反应中的应用，而介孔分子筛的出现则可能有效的满足这方 面的需求，介孔分子筛比表面积大、孔径大且分布窄、孔径在介孔范围内可调、 以及在很广的范围内(从无机杂原子到有机官能团)可调节的活性组分，使其成 为一种具有巨大应用潜力的催化剂或催化剂载体，研究和开发介孔材料已成为当 代催化领域的研究热点，在催化领域的很多方面如酸碱催化、氧化还原催化和聚 合反应催化等都进行了广泛的研究；另外，同传统的微孔吸附剂相比，介孔材料 对氢气、氮气和挥发性烃等有较高的吸附能力，还被用来回收各种挥发性有机污 染物，在室温下介孔材料即可大量的吸附挥发性污染物，达到饱和状态后在热空 气中进行活化即得到浓缩3-10倍的挥发性有机物。借助介孔材料良好的吸附和 催化性能，人们开始它们应用于吸附及催化有害气体转化的绿色工艺研发。CuO、 Fe₂O₃、Co₂O₃、CeO₂过渡金属氧化物负载的非硅介孔材料如介孔氧化铝，具有孔径 大和良好的表面酸性、吸附性能、水热稳定性等突出的特点，具备较传统氧化铝 和氧化硅载体更优异的储养和供养能力，在负载贵金属后，可望在汽车尾气处理 方面获得重要应用。

目前国内外介孔Al₂O₃的制备技术还处在于研究阶段，其中大多数采用有机 体系合成有序介孔Al₂O₃，原料成本较高、整个制备流程要在无水环境中进行、 操作复杂。而报道的通过无机体系合成介孔Al₂O₃的方法中普遍采用了不能回收、 循环利用的酸或碱作为PH值调节剂，存在酸碱污染环境问题。

发明内容

本发明旨在提出一种合成有序介孔氧化铝的新工艺：通过碳酸氢钠溶液分解 氧化铝生产工艺中的铝酸钠溶液制备，原料价廉、反应介质可循环利用、工艺简 单、操作易控，易于实现工业化生产，为介孔氧化铝的合成提供一条具工业应用 前景的新工艺。

本发明的技术方案如下：

A.合成反应：在恒定的温度和持续搅拌状态下，向NaAlO₂溶液中(含模板 剂)缓慢加入一定量的NaHCO₃溶液，加料完毕后继续保温搅拌反应1-12小时；

B.过滤、洗涤：将步骤A所得到的混合物进行真空抽滤和洗涤；

C.干燥：将步骤B所得到的滤饼在20-150℃下干燥；

D.煅烧：将步骤C所得到的前驱体粉末置于马弗炉中，在500-1000℃焙烧 制得介孔Al₂O₃。

所述步骤A中描述的恒定温度为40-90℃，优选温度范围为60-80℃。

所述步骤A中描述的NaAlO₂溶液浓度为0.5-5.0mol/L，优选浓度为2.0-4.0 mol/L。

所述步骤A中描述的NaHCO₃溶液浓度为0.25-1.25mol/L，优选为1.0-1.2 mol/L。

所述步骤A中描述的NaHCO₃与NaAlO₂的分子比控制在0.5∶1-3.0∶1，优选分 子比为0.8∶1-2.5∶1。

所述步骤A中描述的反应介质NaHCO₃溶液反应完成生成碳酸钠，然后通过 与CO₂反应再生后返回体系循环使用，再生循环利用反应原理如下：

NaHCO₃+NaAlO₂^-+H₂O→Al(OH)₃↓+Na₂CO₃