[发明专利]一种介孔空心微球结构的铝硅复合氧化物的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于无机材料制备领域，具体说是涉及一种介孔空心微球结构的铝硅复合氧化物的制备方法。

背景技术

酸催化是最常见的催化过程，在石油炼制、石油化工中占有重要地位。传统的催化剂是液体酸硫酸、磷酸、氢氟酸、三氯化铝、氯化锌等路易斯酸。这些过程都存在设备腐蚀、废酸回收，排放等环境问题。环境友好的固体酸催化剂优点是没有设备腐蚀问题，产物与催化剂易于分离，催化活性高等特点，因而在增塑剂（DOA、DOP等多个产品）、润滑油（三羟甲基丙烷油酸酯、季戊四醇油酸酯等多个产品）、生物柴油、石油裂解、杂环合成（四氢呋喃、二氧六环、烷基吡嗪、烷基吡啶等多个产品）等领域得到越来越多的应用。铝硅复合氧化物作为固体酸催化剂或载体已有若干报道。201110358027.4报道了一种Al₂O₃-SiO₂陶瓷膜及其制备方法，膜孔径均匀、膜壁薄，渗透通量大和节省原料、易于实现分离设备小型化、结构简单化等特点。但是现有的铝硅复合氧化物比表面积较小，小分子通过性不好。

发明内容

本发明的目的正是针对上述现有技术中所存在的不足之处而提供一种介孔空心微球结构的铝硅复合氧化物的制备方法。

本发明将硅源和致孔剂依次加入水中，然后加入酸，反应一段时间后加入铝源，继续反应，控制反应程度使体系保持在溶胶状态，然后将溶胶进行喷雾干燥，所得产物通过溶液抽提或高温灼烧去除致孔剂后即可得到介孔空心微球结构的铝硅复合氧化物。

本发明的目的可通过下述技术措施来实现：

本发明的介孔空心微球结构的铝硅复合氧化物的制备方法包括下述步骤：

a.       将致孔剂加入水中在20~80℃搅拌溶解，其中所述致孔剂与水的重量/体积比为1：10～100，冷却至5~30℃，然后在搅拌下将硅酸酯加入上述溶液中，其中硅酸酯与致孔剂的重量比为1:0.2~10，接着加入酸，控制体系pH值在2~4，在5~60℃下反应5～120分钟。

b.       在a溶液中加入铝源，铝源中氧化铝和硅酸酯中二氧化硅的重量比为1：2.5～40，在5~60℃下继续搅拌15～120分钟。

c.        将b溶胶进行喷雾干燥，喷雾温度160～220℃，检测温度110～130℃，得到白色粉末。所制得的白色粉末在80～100℃下烘干2～8小时，然后在400～600℃下灼烧1～2小时，然后在800～1000℃下热处理30～120分钟，即可得到介孔空心微球结构的铝硅复合氧化物。

本发明所述的致孔剂为十六烷基苯磺酸钠、十六烷基三甲基溴化铵、十六烷基三乙基溴化铵、十六烷基三甲基氯化铵、十六烷基三乙基氯化铵、十二烷基胺、十六烷基胺、十八烷基胺、环氧聚乙烯、环氧乙烯-环氧丙烯二元共聚物或环氧乙烯-环氧丙烯-环氧乙烯三元共聚物中的任意一种。

本发明所述的硅酸酯为正硅酸四甲酯、正硅酸四乙酯、正硅酸四异丙酯或正硅酸四丁酯中的任意一种。

本发明所述的铝源为硝酸铝、硫酸铝、氯化铝、铝酸三甲酯、铝酸三异丙酯或铝酸三苄酯中的任意一种。

本发明所述的酸为盐酸、硫酸、磷酸、草酸、醋酸或碳酸中的任意一种。

本发明的有益效果如下：

1.       所得的铝硅复合氧化物为一种固体酸，酸性强，L酸位丰富。

2.       所得的铝硅复合氧化物呈现介孔空心微球结构，小分子通过性好，比表面积高于1000m²/g。

 

具体实施方式

本发明以下将结合实施例作进一步详述。有必要在此指出的是以下实施例只用于对本发明进行进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域的技术熟练人员可以根据上述本发明内容对本发明作出一些非本质的改进和调整。

实施例1.       将十六烷基三甲基溴化铵加入水中在50℃搅拌溶解，其中十六烷基三甲基溴化铵与水的重量/体积比为1：30，冷却至25℃，然后在搅拌下将正硅酸乙酯加入上述溶液中，其中正硅酸乙酯与十六烷基三甲基溴化铵的重量/体积比为1:2，接着加入盐酸，控制体系pH值在4，在40℃下反应30分钟。接着在上述溶液中加入硝酸铝，硝酸铝和正硅酸乙酯的重量/体积比为1：1，在40℃下继续搅拌30分钟。然后将上述溶胶进行喷雾干燥，喷雾温度180℃，检测温度120℃，得到白色粉末。所制得的白色粉末在100℃下烘干2小时，然后在500℃下灼烧1小时，即可得到介孔空心微球结构的铝硅复合氧化物。