[发明专利]一种γ‑氧化铝及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及功能材料技术领域，特别涉及一种γ-氧化铝及其制备方法。

背景技术

γ-氧化铝是由氢氧化铝在550～800℃之间高温焙烧得到的纳米材料，工业上也叫活性氧化铝，分子式为γ-Al₂O₃，为白色粉末状固体，具有多孔性、比表面积高、热稳定性好、表面酸碱性适中、成本低等优点，常被用作加氢催化剂载体。近年来，由于加氢催化剂的市场需求增长迅速，而国内主要以渣油加氢为主，所以要求γ-氧化铝具有较大的孔容从而达到较高的催化活性。另外，研究发现对催化性能影响更大的不是总孔容而是孔径分布，因此，近年来制备孔径分布窄的介孔氧化铝成为一个新的热点。

纳米氧化铝有三种微观形貌，分别是纳米颗粒、长纤维和短粗纤维。纳米颗粒堆积紧密，堆积孔容很小。而纳米纤维堆叠不规则，更容易堆积出大的孔容。为了保证催化剂有较高的催化活性，需要制备得到纤维状的纳米氧化铝。而长纤维堆积出的孔径分布一般很宽，短粗纤维堆积出的孔径分布更窄，因此需要制备得到短粗纤维状的纳米氧化铝，从而保证制备得到的γ-氧化铝材料同时有较高的孔容和较窄的孔径分布。

目前，沉淀法制备氧化铝由于操作简单、成本低等优点在工业上应用最为广泛，其中尤以偏铝酸钠-硫酸铝法使用最多。但是这种方法是在搅拌釜中进行的，混合效率低，颗粒团聚严重，孔容很小(一般只有0.4～0.5mL/g)，孔径分布也较宽(一般分布在10～150nm)，难以达到较高的催化活性要求。

研究发现，γ-氧化铝的孔结构与其前驱体氢氧化铝的晶型和微观形貌有关。三水铝石焙烧后得到的γ-氧化铝孔容很小，导致催化剂的催化活性很低，而拟薄水铝石焙烧后得到的γ-氧化铝孔容大，催化剂的催化活性高。中国专利CN1247773公开了一种γ-氧化铝的制备方法，通过控制沉淀反应pH值的摆动，制备得到拟薄水铝石，再经焙烧可得到γ-氧化铝，但该方法制备的γ-氧化铝也具有较宽的孔径分布。

发明内容

本发明的目的在于提供一种孔容高且孔径分布窄的γ-氧化铝及其制备方法。

本发明提供了一种γ-氧化铝的制备方法，包括以下步骤：

(1)将铝盐溶液通过微孔膜垂直分散至流动的偏铝酸盐溶液中，沉淀反应得到拟薄水铝石悬浮液；

(2)将所述步骤(1)得到的拟薄水铝石悬浮液进行老化，得到γ-氧化铝前驱体；

(3)将所述步骤(2)得到的γ-氧化铝前驱体焙烧，得到γ-氧化铝。

优选的，所述步骤(1)中铝盐溶液的摩尔浓度为0.05～5mol/L。

优选的，所述步骤(1)中铝盐溶液的流速为0.5～30mL/min。

优选的，所述步骤(1)中偏铝酸盐溶液的摩尔浓度为0.2～10mol/L。

优选的，所述步骤(1)中偏铝酸盐溶液的流速为1～80mL/min。

优选的，所述步骤(1)中沉淀反应的温度为20～100℃。

优选的，所述步骤(1)中拟薄水铝石悬浮液的pH值为5～11。

优选的，所述步骤(2)中老化的温度为20～90℃，老化的时间为1～12h。

优选的，所述步骤(3)中焙烧的温度为550～800℃，焙烧的时间为4～6h。

本发明还提供了上述制备方法制备的γ-氧化铝，所述γ-氧化铝孔径为5～30nm。

本发明提供了一种γ-氧化铝及其制备方法。本发明将铝盐溶液通过微孔膜垂直分散至流动的偏铝酸盐溶液中，沉淀反应得到拟薄水铝石悬浮液；再经老化，得到γ-氧化铝前驱体，经焙烧后得到γ-氧化铝。本发明利用流体错流剪切的微孔分散实现反应物料的快速混合，提高了体系的传质效率，混合效率高，达到了均一的微观过饱和度，从而有利于得到短粗纤维状的γ-氧化铝，同时保证了γ-氧化铝具有较大的孔容并且孔径分布也较窄。实验结果表明，本发明提供的γ-氧化铝孔容可达1.25mL/g，孔径分布集中在5～30nm，孔径分布的标准差低至0.2127。

附图说明

图1为本发明实施例1制备的γ-氧化铝的TEM照片；

图2为本发明实施例1制备的γ-氧化铝的孔径分布图；

图3为本发明实施例2制备的γ-氧化铝的TEM照片；

图4为本发明实施例2制备的γ-氧化铝的孔径分布图；

图5为本发明实施例3制备的γ-氧化铝的TEM照片；

图6为本发明实施例3制备的γ-氧化铝的孔径分布图；

图7为本发明实施例4制备的γ-氧化铝的TEM照片；