[发明专利]一种介孔氧化铝基核壳复合材料及其单胶束导向界面组装方法和应用

说明书

本发明涉及一种介孔氧化铝基核壳复合材料及其单胶束导向界面组装方法和应用，该制备方法具体为：将铝源、表面活性剂、酸溶解在有机溶剂中，得到混合液；将混合液干燥，得到单胶束凝胶；将单胶束凝胶、功能内核与有机醇水溶液混合，进行水热反应，单胶束凝胶在功能内核表面包裹；最后高温焙烧去除表面活性剂，得到所述具有介孔氧化铝壳层的核壳复合材料。本发明制得的核壳复合材料壳层厚度为5‑500nm，介孔孔径为2‑50nm，比表面积为50‑1200m²/g。本制备方法普适性强，适用于一系列尺寸、形状及组成不同的功能内核等。

技术领域

本发明属于功能材料制备技术领域，涉及一种介孔氧化铝基核壳复合材料及其单胶束导向界面组装方法和应用。

背景技术

在先进纳米复合材料领域，由于核壳结构可以在纳米尺度上将不同的组分有效地结合在一起实现多组分间的协同效应，核壳结构的复合材料越来越多地受到人们的青睐。进一步地，通过合理的设计，在壳层中引入介孔结构，可以提高复合材料的比表面积和功能内核的可及性。在过去的十年中，科研工作者们发展了一系列的方法在不同的功能内核构筑介孔壳层，并探索了核-介孔壳结构复合材料在能源存储和催化等领域的应用。目前，人们已经可以在各种各样的功能内核上可控的构筑介孔二氧化硅、介孔高分子、介孔碳和介孔二氧化钛等壳层。

氧化铝具有热稳定性优异，价格低廉和表面性质可调等优点，被广泛地应用于各个领域(如抛光材料，耐火材料等)，尤其是催化领域。以氧化铝作为载体构筑的异相催化剂在小分子的催化转化(如一氧化碳氧化，二氧化碳加氢和低链烷烃脱氢等)和大分子的催化裂化(如渣油加氢，重油裂解等)等领域都展现出了巨大的潜力。鉴于上述优点，近年来，人们开始尝试在各种功能内核上构筑介孔氧化铝壳层。但在已经成功的案例中，由于铝源水解交联和结晶过程比较复杂、随机性强，导致所包裹的氧化铝壳层厚度不均匀或不存在介孔结构，限制了其在应用中性能的发挥。本发明正是基于此而提出的。

发明内容

本发明的目的就是为了提供一种介孔氧化铝基核壳复合材料及其单胶束导向界面组装方法和应用，所制备的具有核壳结构的介孔氧化铝基复合材料壳层厚度、孔径和比表面积均可调等。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

本发明的技术方案之一提供了一种介孔氧化铝基核壳复合材料的单胶束导向界面组装方法，首先将表面活性剂、铝源和酸溶解在有机溶剂中，随着溶剂的挥发，表面活性剂和铝源之间发生氢键相互作用，得到单胶束基元；然后在水热条件下，单胶束基元在功能内核表面有序组装；最后高温焙烧去除表面活性剂，得到本发明所述介孔氧化铝基核壳复合材料。

具体的，本发明的单胶束导向界面组装方法包括以下步骤：

(1)：取表面活性剂、铝源、酸和有机溶剂混合，得到澄清透明的混合液；

(2)：将步骤(1)所得混合液干燥，得到氧化铝单胶束凝胶；

(3)：取氧化铝单胶束凝胶与功能内核、有机醇、水混合，水热反应，所得反应产物洗涤、干燥、高温焙烧，即得到目标产物介孔氧化铝基核壳复合材料。

进一步的，本发明的表面活性剂是结构导向剂，在氧化铝壳层上构筑介孔，其可以为阴离子型表面活性剂、阳离子型表面活性剂或非离子型表面活性剂中的一种或几种。

更进一步的，所用的阴离子型表面活性剂为谷氨酸系阴离子表面活性剂、丙氨酸系阴离子表面活性剂、甘氨酸系阴离子表面活性剂、羧酸类阴离子表面活性剂中的一种或几种；

所用阳离子型表面活性剂为烷基季铵盐表面活性剂、双子座表面活性剂、流星锤表面活性剂或三头阳离子表面活性剂中的一种或几种；