[发明专利]一种高分散纳米氧化铝介孔复合材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及化学催化材料及合成技术领域，具体涉及一种高分散氧化铝介孔复合材料的制备方法。

背景技术

介孔材料是一种介于2-50 nm的新型多孔材料。它具有其它多孔材料所不具有的优异性能：比表面积大、高度有序的孔道结构、介孔孔径均一可调、内表面易于修饰、骨架结构稳定、易于掺杂其它组分；通过合成条件优化可以得到高热稳定性和水热稳定性的介孔材料，可在催化吸附、光电材料方面有着广泛的用途，并且在化学化工、生物医药、环境科学、分离科学以及功能材料等诸多领域有着潜在的应用价值。

氧化铝常被用作石油或化工领域重要的催化剂或催化剂载体，尤其是具有一定孔道结构的氧化铝在这方面具有更广泛的应用。催化裂化、异构化、烷基化、加氢裂化、歧化重整、加氢处理等石油化工过程中都经常用到氧化铝材料。介孔氧化铝具有均一的孔道结构，大的比表面积，窄的孔径分布，在一定范围内具有可调的孔径等等，这些优良性能使得介孔氧化铝材料在氧化铝材料家族中占有着重要的地位。介孔氧化铝提供了介孔的孔道结构，有利于不同金属离子的负载和以及反应物和产物的扩散和传质，提高了质量传递，克服了扩散阻力，同时避免了不必要的孔道堵塞现象。另外，介孔氧化铝材料的应用为重油大分子的催化转化也提供了一个很好的机遇。

介孔氧化铝的制备和合成主要有两种途径，一是直接合成法（Direct synthesis），二是后合成法（Post synthesis）。尽管纯氧化硅基介孔材料具有较高的热稳定性和水热稳定性，但由于其本身不具有催化活性，所以通常都只能将水热稳定性和热稳定性都较高的有序介孔氧化硅基材料作为载体使用，因此将氧化硅或硅酸盐介孔材料的合成方法推广到有催化活性的金属氧化物及其他物质一直是材料科学家努力的一个方向。北京大学的Yuan等人（J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 3465-3472）以F127为模板剂、异丙醇铝为铝源，在酸性条件下，利用简单的溶胶-凝胶和溶剂挥发等方法，采用自组装技术合成出介孔氧化铝材料；华东理工大学的Lu等人（Catal. Comm. 2009, 10, 1324-1329）利用壳聚糖为模板剂、Al(NO₃)₃?9H₂O为铝源，在酸性条件下合成了介孔氧化铝材料。尽管采用这些方法合成的介孔氧化铝材料虽然都具有很高的热稳定性，但是其水热稳定性及其耐酸碱性都不高，导致了这些介孔氧化铝材料的应用还受到限制。

发明内容

本发明针对现有技术的不足而提供了一种高分散纳米氧化铝介孔复合材料的制备方法。本发明利用水热稳定性和热稳定性都比较好的氧化硅基有序介孔材料（如SBA-15，KIT-6和SBA-16）为基底，通过后合成法如固相研磨、液相浸渍或气相沉积等方法将氧化铝分散到这些有序介孔材料的纳米孔道中，制备高分散的氧化铝介孔复合材料。本发明制备得到的复合材料保留了介孔氧化硅基底，可以起到很好的支撑作用，使复合材料具有较高的热稳定性和水热稳定性，同时高分散氧化铝的引入使复合材料具有了活性位。另外，此复合材料还可以提供纳米孔道的限域作用和高度有序的孔结构。

本发明提供了一种高分散氧化铝介孔复合材料的制备方法，以含铝的氧化硅基介孔材料为基底，以异丙醇铝或乙酰丙酮铝为铝源，以糠醇或糠醇与乙醇的混合溶液作为分散剂，在糠醇溶液或糠醇与乙醇的混合溶液中，通过液相共浸渍法将铝源引入到含铝的氧化硅基有序介孔材料的孔道里，经焙烧后得到高分散氧化铝介孔复合材料。

本发明中，“液相共浸渍法”是指目的组分和分散剂共同浸渍本底材料。 “铝源”是异丙醇铝或乙酰丙酮铝。 

本发明中，所述“高分散”是指氧化铝在介孔氧化铝本底材料孔道中高度分散，不呈现晶相。

本发明具体步骤包括：

（a）将异丙醇铝溶于无水异丙醇中，加入介孔氧化硅，在室温下搅拌后过滤，用无水异丙醇充分洗涤后得到白色粉末，经373 K下烘干、823 K下空气气氛中焙烧，得到含铝的氧化硅基介孔材料。

本发明中，“介孔氧化硅材料”是孔径为6-9nm左右排列有序、孔壁由无定形氧化硅组成的介孔材料。例如，SBA-15、KIT-6或SBA-16。

本发明中，“含铝的氧化硅基介孔材料”是孔壁被氧化铝部分取代的氧化硅基介孔材料。例如Al-SBA-15、Al-SBA-16、Al-KIT-6等材料，其中的Si/Al比为10~20摩尔比。

（b）将异丙醇铝或乙酰丙酮铝和含铝的氧化硅基介孔材料溶于糠醇或糠醇与乙醇的混合溶液中，搅拌使糠醇聚合得到棕色粘稠混合物；