[发明专利]一种氧化铝纳米片吸附材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于纳米结构材料制备技术领域，涉及一种纳米片状结构吸附材料，具体涉及一种氧化铝纳米片吸附材料，本发明还涉及该纳米片吸附材料的制备方法。

背景技术

氧化铝由于具有高的比表面积、高的热稳定性和机械模量等特点而被广泛的应用于催化剂、催化剂载体和吸附剂等领域。但是，由于氧化铝吸附材料和的吸附性能与其颗粒的微观形貌息息相关，近年来有关各种微观形貌氧化铝纳米材料的研究受到普遍关注。到目前为止，采用各种化学或物理方法如溶胶-凝胶法、水热法、溶剂热法、物理气相沉积法和化学气相沉积法等，制备氧化铝纳米棒、纳米线、棒或片自组装微球和中空微球等的文献已多有文献报道。这些具有独特微观形貌的纳米结构材料均表现出与其微观形貌相关的优异吸附性能。因此，氧化铝纳米结构吸附材料的制备及其制备方法研究对于氧化铝和氧化铝基功能材料的应用和性能拓展将具有重要的意义。现有的水热法制备出的氧化铝材料有单分散性不好、尺寸不均一等缺点。

发明内容

本发明的目的是提供一种氧化铝纳米片吸附材料，解决了现有水热法制备出的氧化铝材料单分散性不好、尺寸不均一的问题。

本发明的另一目的是提供上述氧化铝纳米片吸附材料的制备方法。

本发明所采用的技术方案是，一种氧化铝纳米片吸附材料，由厚度可调控的片状结构组成，纳米片的尺寸均一，单分散性良好，纳米片长为0.8~1.0μm，纳米片的厚度为30~50nm，并且该氧化铝纳米片吸附材料对水体中有机污染物刚果红有良好的吸附性能。

本发明所采用的另一技术方案是，一种制备氧化铝纳米片吸附材料的方法，制备得到的吸附材料，由厚度可调控的片状结构组成，纳米片的尺寸均一，单分散性良好，纳米片长为0.8~1.0μm，纳米片的厚度为30~50nm，并且该氧化铝纳米片吸附材料对水体中有机污染物刚果红有良好的吸附性能；

具体按照以下步骤实施，

步骤1：将聚乙烯吡咯烷酮溶解于去离子水中制备得到质量-体积浓度为26g/L-78g/L的溶液，再加入Al(NO₃)₃·9H₂O搅拌5min-15min，最后将碱源加入到上述混合溶液中，磁力搅拌15min-45min，得到一透明混合溶液，其中聚乙烯吡咯烷酮与Al(NO₃)₃·9H₂O的摩尔比为0.45：100-13.5：100，聚乙烯吡咯烷酮与碱源的摩尔比为0.09：100-0.27：100；

步骤2：取步骤1中所得到的混合溶液转移至100mL带聚四氟乙烯内衬的水热釜中，放入MDS-10型多通量密闭微波化学工作站中水热反应，反应温度120-200℃，反应时间30~90分钟，得到乳白色液体；

步骤3：将步骤2中所得到的乳白色液体离心分离，并用去离子水和无水乙醇分别交替洗涤三次，然后将所得固体产物放入80℃的真空干燥箱中干燥24小时，得到白色粉末；

步骤4：将步骤3中所得到的白色粉末置于马弗炉中，在空气气氛中以1℃/min的升温速率升温到500℃并维持2小时，随后自然冷却至室温，即制得氧化铝纳米片吸附材料。

本发明的特征还在于，其中的步骤1中的碱源选用尿素、氢氧化钠或氨水中的一种。

本发明的有益效果是：本发明中所使用的微波水热法被公认为一种“绿色”化学合成方法，采用微波对体系均匀加热，具有合成速度快、效率高和能耗低的优点。

本发明中水热反应的温度是影响氧化铝纳米片长度和厚度的关键因素，不同的温度得到的氧化铝纳米片的长度和厚度不同。

本发明中的煅烧时间和升温速率会影响氧化铝纳米片的完整性，过长的煅烧时间和过快的升温速率会导致氧化铝纳米片的微观形貌受到破坏。通过表面活性剂诱导的水热法，选取的无机铝（铝源）、聚乙烯吡咯烷酮（表面活性剂）、尿素（碱源）等均价格低廉，制备出的纳米片状结构氧化铝粉体材料颗粒尺寸均一，片状单元厚度可控。

附图说明

图1是本发明实施例一制得的氧化铝纳米片吸附材料的扫描电镜照片，其中，a是放大5000倍的扫描电镜照片，b是放大20000倍的扫描电镜照片；c是放大30000倍的扫描电镜照片；d是放大50000倍的扫描电镜照片；

图2是本发明实施例二制得的氧化铝纳米片吸附材料的投射电镜照片，其中，a是放大20000倍的投射电镜照片，b是放大300000倍的投射电镜照片；