[发明专利]一种介孔氧化铝的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于催化剂及其制备技术领域，具体涉及一种介孔氧化铝的制备方法。

背景技术

植物单宁是一类天然多酚类化合物，广泛存在于植物的根、皮、叶及果实中；其独特的胶束性质、反应特性及刚性的分子骨架，可作为理想的模板剂用于制备介孔Al₂O₃。

在众多的吸附氟材料中，介孔Al₂O₃因化学性质稳定，同时赋予的介孔结构使得材料传质效果好而在最近几年备受关注。软模板法是制备介孔Al₂O₃常采用的方法，但现有制备方法大多采用有机金属前驱体及有机溶剂，在实际应用中面临经济与环境压力。有研究者探讨水相介质制备获得介孔Al₂O₃，但由于无机前驱体在含水介质中水解剧烈，它们往往还来不及与模板结合就很快沉淀下来，所以难以获得预期的有序介孔结构。另外，高温脱除介孔模板时因为模板剂的热稳定性差，易造成已形成的介孔结构的坍塌，或者热处理温度不足引起材料晶型不完整，吸附氟性能弱或者重复使用性能差。

近年来，人们利用表面活性剂等有机物作模板利，以铝的醇盐为原料，采用了很多不同的方法合成了许多具有更大比表面积和不同孔径分布的A1₂O₃。Bagshaw和Pinnavaja等人用异丙醇铝为铝源，首次以非离子表面活性剂(PEO)为模板剂合成出了蜂窝状介孔氧化铝，其比表面积可达500m²/g。随后，包括嵌段共聚物、TritonX-100、聚乙二醇等非离子表面活性剂也被用于合成介孔氧化铝。Lee等以三仲丁醇铝为前驱体，十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）为结构导向剂，在正丁醇溶剂中制备介孔氧化铝，通过调整水量与水解温度控制孔径。由于金属醇盐具有较高的反应活性，对水、热和光等物理条件比较敏感，不宜存储，同时水解和缩聚过程不易控制，特别是金属醇盐原料价格昂贵且毒性较大，这使得金属醇盐作为前驱体合成介孔氧化铝的应用研究受到了很大的限制。Yada等以阴离子表面活性剂十二烷基硫酸钠为模板剂，合成出了具有层状和六方相介观结构的氧化铝，但此方法合成的产物中表面活性剂难以去除，热稳定性较差。廖学品等以杨梅单宁为模板制备介孔氧化铝，但其需在高温高压条件下进行反应，制备周期长，操作也比较复杂，且得到的氧化铝吸附过程也较为漫长。在实际应用中面临着经济与环境的问题。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的问题，提供一种介孔氧化铝的制备方法；利用植物单宁的特殊结构与金属离子的化学反应特性，使金属离子负载于单宁上，再经过高温有氧焙烧，得到了介孔A1₂O₃；该方法制备过程清洁、简便，能更好地服务于催化行业。

本发明方法步骤如下：

（1）常温下，在植物单宁中加入蒸馏水中，搅拌后加入无机铝盐，搅拌均匀后调节混合物pH值为4-5，振荡7-9h，陈化2-4h后抽滤，将滤饼置于50-60℃真空干燥；

（2）将干燥后滤饼置于300℃-600℃下进行有氧焙烧，即得到介孔氧化铝，其中升温速率为5-10℃／min。

其中所述无机铝盐为硝酸铝、硫酸铝、氯化铝中的一种。

所述植物单宁为杨梅单宁、落叶松单宁或黑荆树单宁。

所述无机铝盐与植物单宁的质量比为10-17:1。

本发明方法制得的介孔氧化铝的孔径分布为19-24纳米，在高压力区出现C类回线，呈现出锥形管孔结构。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：

1、植物单宁是自然界十分丰富的可再生生物质资源，便宜易得，易于推广；

2、常温常压下即可进行反应，制备过程操作简便清洁，耗时短，能耗低；

3、本介孔氧化铝适用于低浓度含氟废水的深度处理，吸附速度快，吸附率高；

4、本方法制备的氧化铝自身稳定性高且吸附能力较强，避免了除氟过程中的二次污染；

与传统方法相比，本方法法制备介孔氧化铝采用无机铝盐为铝源，水体系中常温常压下即可进行制备，操作简便，制备周期短，且所制得介孔氧化铝具有较好的吸附性能，吸附速率较快。

附图说明

图1为杨梅单宁分子结构示意图；

图2为不同焙烧温度下介孔氧化铝X射线广角衍射谱图；

图3为样品的红外光谱图；图中（a）为单宁；（b）是600℃；