一種大比表面積大孔體積薄水鋁石的可控制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于薄水鋁石制備技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種大比表面積大孔體積薄水鋁石的可控制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]薄水鋁石(boehmite)，也稱為一水軟鋁石，為氧化鋁的水合物。薄水鋁石作為制備氧化鋁的重要中間產(chǎn)物，其本身兼具有大比表面積和一定熱穩(wěn)定性的優(yōu)點(diǎn)，可以用于催化劑和吸附劑的載體。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)中報(bào)道采用硝酸鋁作為鋁源，向硝酸鋁溶液中滴加氨水溶液，調(diào)節(jié)pH值為7_10，可制備得比表面積為383m2/g_475m2/g，孔體積為0.97-1.91cm3/g的擬薄水銷(xiāo)石。此方法生產(chǎn)成本較高，而且環(huán)境污染大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，本發(fā)明提供一種成本低的大比表面積大孔體積薄水鋁石的制備方法以及薄水鋁石比表面積和孔體積的控制方法。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案為:以硫酸鋁、偏鋁酸鈉為原料，先采用滴定法制備出形成薄水鋁石的中間產(chǎn)物-鋁水化合物，然后對(duì)得到的中間產(chǎn)物進(jìn)行水熱處理，最后冷卻，洗滌，干燥得到薄水鋁石；該方法通過(guò)控制原料硫酸鋁溶液的濃度來(lái)控制薄水鋁石的比表面積和孔體積。
[0006]本發(fā)明所述的大比表面積大孔體積薄水鋁石的可控制備方法的具體步驟包括:
[0007](I)配制0.1-0.7mol/L的硫酸鋁溶液；將摩爾比為2_5的氫氧化鈉和三水鋁石溶于水中，在100-120°C下反應(yīng)l_50h得到質(zhì)量濃度為5-55%的偏鋁酸鈉溶液；氫氧化鈉和三水鋁石的摩爾比優(yōu)選4-5 ;
[0008](2)將偏鋁酸鈉溶液滴加到硫酸鋁溶液中至pH值為7-11，優(yōu)選pH為9_10 ；
[0009](3)向步驟(2)得到的懸浮液中同時(shí)滴加偏鋁酸鈉溶液和硫酸鋁溶液，滴加過(guò)程保持體系PH值為7-11 ;優(yōu)選pH值為9-10 ;
[0010](4)將步驟(3)得到的懸浮液轉(zhuǎn)移到高壓反應(yīng)釜中，在70-150°C下晶化5_50h ;溫度優(yōu)選80-120°C，晶化時(shí)間優(yōu)選10-40h ；
[0011](5)反應(yīng)完成后將高壓釜冷卻至室溫，得到的白色沉淀物用去離子水洗滌，在60-100°C下干燥得到大比表面積大孔體積薄水鋁石。
[0012]上述制備方法中，隨著硫酸鋁溶液濃度的增大，得到的大比表面積大孔體積薄水鋁石的比表面積在400-800m2/g范圍內(nèi)遞增，孔體積在1.4-2.4cm3/g范圍內(nèi)遞增。
[0013]有益效果:本發(fā)明采用水熱合成法合成比表面積為400_800m2/g，孔體積為1.4-2.4cm3/g的大比表面積大孔體積薄水鋁石，并且可以通過(guò)控制硫酸鋁溶液的濃度對(duì)所得薄水鋁石的比表面積和孔體積進(jìn)行調(diào)控。此方法綠色簡(jiǎn)單，易于工業(yè)化。
【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1為實(shí)施例1中得到的大比表面積大孔體積薄水鋁石的X射線粉末衍射圖。
[0015]圖2為實(shí)施例1中得到的大比表面積大孔體積薄水鋁石的透射電子顯微鏡照片。
【具體實(shí)施方式】
[0016]實(shí)施例1
[0017]稱取22.56g氫氧化鈉(北京化工廠產(chǎn)品，分析純，下同)，三水鋁石9.78g(山西鋁廠工業(yè)產(chǎn)品，氧化鋁含量65 %，下同)，67.66g去離子水?dāng)嚢杈鶆蚝?20 V反應(yīng)5h制備出Na/Al = 4.5偏鋁酸鈉溶液；稱取33.32g十八水合硫酸鋁(西隴化工廠有限公司生產(chǎn)，分析純，下同)，加去離子水溶解，制得濃度為0.lmol/L的硫酸鋁溶液；稱取25g硫酸鋁溶液，在室溫及攪拌條件下，并逐滴加入偏鋁酸鈉溶液，滴加至pH = 10.5，以此為底液進(jìn)行雙滴；向底液中同時(shí)滴加偏鋁酸鈉溶液和硫酸鋁溶液，該過(guò)程中保持體系PH = 10.5，最終共滴加75g硫酸鋁溶液，滴加完成后得到白色懸浮液。
[0018]將得到的均勻的白色懸浮液封裝到高壓反應(yīng)釜中，放入100°C烘箱晶化20小時(shí)；所得產(chǎn)物過(guò)濾，用去離子水洗滌后，于60°C干燥24小時(shí)，得到產(chǎn)物SI。
[0019]將得到的產(chǎn)物通過(guò)XRD表征，通過(guò)XRD譜圖可知，所獲得的產(chǎn)物為純相薄水鋁石。比表面積410.6m2/g，孔體積為1.48cm3/g。
[0020]實(shí)施例2
[0021]精確稱取22.56g氫氧化鈉，三水鋁石9.78g，67.66g去離子水?dāng)嚢杈鶆蚝?20°C反應(yīng)5h制備出Na/Al = 4.5偏鋁酸鈉溶液。稱取99.96g十八水合硫酸鋁，加去離子水溶解，制得濃度為0.3mol/L的硫酸鋁溶液。稱取25g硫酸鋁溶液，在室溫及攪拌條件下，并逐滴加入偏鋁酸鈉溶液，滴加至pH = 9.5，以此為底液進(jìn)行雙滴；向底液中同時(shí)滴加偏鋁酸鈉溶液和硫酸鋁溶液，該過(guò)程中保持體系pH = 9.5，最終共滴加75g硫酸鋁溶液，滴加完成后得到白色懸浮液。
[0022]將得到的均勻的白色懸浮液封裝到高壓反應(yīng)釜中，放入100°C烘箱晶化20小時(shí)。所得產(chǎn)物過(guò)濾，用去離子水洗滌后，于60°C干燥24小時(shí)，得到產(chǎn)物S2。
[0023]將得到的產(chǎn)物通過(guò)XRD表征，通過(guò)XRD譜圖可知，所獲得的產(chǎn)物為純相薄水鋁石。比表面積524.6m2/g，孔體積為1.67cm3/g。
[0024]實(shí)施例3
[0025]精確稱取22.56g氫氧化鈉，三水鋁石9.78g，67.66g去離子水?dāng)嚢杈鶆蚝?20°C反應(yīng)5h制備出Na/Al = 4.5偏鋁酸鈉溶液。稱取166.6g十八水合硫酸鋁，加去離子水溶解，制得濃度為0.5mol/L的硫酸鋁溶液。稱取25g硫酸鋁溶液，在室溫及攪拌條件下，并逐滴加入偏鋁酸鈉溶液，滴加至pH = 9.0，以此為底液進(jìn)行雙滴；向底液中同時(shí)滴加偏鋁酸鈉溶液和硫酸鋁溶液，該過(guò)程中保持體系pH = 9.0，最終共滴加75g硫酸鋁溶液，滴加完成后得到白色懸浮液。
[0026]將得到的均勻的白色懸浮液封裝到高壓反應(yīng)釜中，放入100°C烘箱晶化20小時(shí)。所得產(chǎn)物過(guò)濾，用去離子水洗滌后，于60°C干燥24小時(shí)，得到產(chǎn)物S3。
[0027]將得到的產(chǎn)物通過(guò)XRD表征，通過(guò)XRD譜圖可知，所獲得的產(chǎn)物為純相薄水鋁石。比表面積674.8m2/g，孔體積為1.85cm3/g。
[0028]實(shí)施例4
[0029]精確稱取22.56g氫氧化鈉，三水鋁石9.78g，67.66g去離子水?dāng)嚢杈鶆蚝?20°C反應(yīng)5h制備出Na/Al = 4.5偏鋁酸鈉溶液。稱取233.24g十八水合硫酸鋁，加去離子水溶解，制得濃度為0.7mol/L的硫酸鋁溶液。稱取25g硫酸鋁溶液，在室溫及攪拌條件下，并逐滴加入偏鋁酸鈉溶液，滴加至pH = 8.5，以此為底液進(jìn)行雙滴；向底液中同時(shí)滴加偏鋁酸鈉溶液和硫酸鋁溶液，該過(guò)程中保持體系pH = 8.6，最終共滴加75g硫酸鋁溶液，滴加完成后得到白色懸浮液。
[0030]將得到的均勻的白色懸浮液封裝到高壓反應(yīng)釜中，放入100°C烘箱晶化20小時(shí)。所得產(chǎn)物過(guò)濾，用去離子水洗滌后，于60°C干燥24小時(shí)，得到產(chǎn)物S4。
[0031]將得到的產(chǎn)物通過(guò)XRD表征，通過(guò)XRD譜圖可知，所獲得的產(chǎn)物為純相薄水鋁石。比表面積786.8m2/g，孔體積為2.37cm3/g。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種大比表面積大孔體積薄水鋁石的可控制備方法，其特征在于，該方法的具體步驟包括: (1)配制0.1-0.7mol/L的硫酸鋁溶液；將摩爾比為2_5的氫氧化鈉和三水鋁石溶于水中，在100-120°C下反應(yīng)l_50h得到質(zhì)量濃度為5-55%的偏鋁酸鈉溶液； (2)將偏鋁酸鈉溶液滴加到硫酸鋁溶液中至pH值為7-11， (3)向步驟(2)得到的懸浮液中同時(shí)滴加偏鋁酸鈉溶液和硫酸鋁溶液，滴加過(guò)程保持體系PH值為7-11 ；(4)將步驟(3)得到的懸浮液轉(zhuǎn)移到高壓反應(yīng)釜中，在70-150°C下晶化5-50h； (5)反應(yīng)完成后將高壓釜冷卻至室溫，得到的白色沉淀物用去離子水洗滌，在60-100°C下干燥得到大比表面積大孔體積薄水鋁石。
2.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的制備方法，其特征在于，步驟(I)中氫氧化鈉和三水鋁石的摩爾比為4-5。
3.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的制備方法，其特征在于，步驟(2)中pH值控制在9-10。
4.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的制備方法，其特征在于，步驟(3)中pH值控制在9-10。
5.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的制備方法，其特征在于，步驟(4)中溫度為80-120°C，晶化時(shí)間為10-40ho
6.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的制備方法，其特征在于，隨著硫酸鋁溶液濃度的增大，得到的大比表面積大孔體積薄水鋁石的比表面積在400-800m2/g范圍內(nèi)遞增，孔體積在1.4-2.4cm3/g范圍內(nèi)遞增。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種大比表面積大孔體積薄水鋁石的可控制備方法。該方法以硫酸鋁、偏鋁酸鈉為原料，先采用滴定法制備出形成薄水鋁石的中間產(chǎn)物-鋁水化合物，然后對(duì)得到的中間產(chǎn)物進(jìn)行水熱處理，最后冷卻，洗滌，干燥得到薄水鋁石。該方法中隨著硫酸鋁溶液濃度的增大，得到的大比表面積大孔體積薄水鋁石的比表面積在400-800m2/g范圍內(nèi)遞增，孔體積在1.4-2.4cm3/g范圍內(nèi)遞增。該方法綠色簡(jiǎn)單，易于工業(yè)化。
【IPC分類(lèi)】C01F7-02
【公開(kāi)號(hào)】CN104692429
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510083641
【發(fā)明人】宋家慶, 孫建川, 盧磊, 徐向宇, 呂志
【申請(qǐng)人】北京化工大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年6月10日
【申請(qǐng)日】2015年2月16日