一种纳米大孔列管式γ-氧化铝粉体、及其制备方法

一种纳米大孔列管式
γ-氧化铝粉体、及其制备方法
技术领域
1.本发明涉及一种纳米大孔列管式γ-氧化铝粉体、及其制备方法，属于无机材料制备领域。


背景技术：

2.纳米氧化铝是一种粒径尺寸在1nm-100nm范围内的白色粉状晶体，不同的制备方法及工艺条件可获得不同结构的纳米氧化铝，其特点是多孔性，高分散、高活性，纳米氧化铝作为一种多孔性材料，因其具有良好的机械稳定性、抗磨损耐腐蚀性能好、较大的比表面积、吸附性能优良和价格低廉等特点，往往作为催化剂或者载体被广泛应用。
3.分级结构纳米材料以其特殊形貌和构造能够产生独特的电学、光学、热学等性能，随着三维纳米材料的发展，制备具有分级结构的氧化铝也被广泛关注。
4.cn113735614b公开了一种球形氧化铝的制备方法，采用拟薄水铝石用酸溶液胶溶制成氧化铝溶胶，将氧化铝溶胶滴入油氨柱中形成湿的凝胶小球，将油氨柱底部的湿的凝胶小球取出，置于有机溶剂中进行老化，然后干燥、焙烧得到球形氧化铝。
5.cn107176617b公开了一种球形氧化铝的制备方法，将有表面活性剂存在的铝盐溶液超声处理，在不断搅拌的条件下加入钠盐和沉淀剂，超声处理得前驱体溶液；升温反应后，经离心分离，洗涤过滤，干燥，焙烧得到白色粉末。
6.cn106186013a公开了一种采用流变相反应法合成花球状介孔氧化铝的方法，以少量的胆酸钠和镧盐构建软模板，无机铝或有机铝为铝源，加入少量有机溶剂/水的混合溶剂充分混合研磨均匀成流变相物质，在密封的反应釜内恒温保持一定时间，得到干凝胶，后经高温焙烧得到介孔氧化铝。
7.上述分级结构氧化铝粉体的制备方法，往往采用了传统的模板法和水热法，需要经过沉淀、水热老化、过滤、洗涤、干燥、焙烧等步骤，同时水热反应需要高温高压，制备过程复杂、成本高，模板剂的使用也会增加制备成本。


技术实现要素：

8.针对现有技术的不足，本发明提供一种纳米大孔列管式γ-氧化铝粉体的制备方法。本发明方法无需模板剂，不需经过水热、老化等步骤，制备过程简单，易于操作；并且本发明制备的γ-氧化铝结构独特，呈列管式单向排列、两端为贯穿孔，具有大孔结构，易于作为催化剂或者催化剂载体、吸附剂使用。
9.本发明的一种纳米大孔列管式γ-氧化铝的制备方法，包括如下过程：在alcl3·
6h2o的水溶液中缓慢滴入氨水，通过调节ph至8-10，快速加入无水乙醇经充分搅拌均匀后保温静置进行沉淀反应，沉淀反应结束后，将沉淀物进行过滤、洗涤、干燥和焙烧，得到纳米大孔列管式γ-氧化铝。
10.本发明制备方法中，所述alcl3·
6h2o水溶液的摩尔浓度为0.5mol/l-1.0mol/l。
11.本发明制备方法中，所述的氨水浓度为25-30％。
12.本发明制备方法中，所述的快速加入无水乙醇充分搅拌时间为1-5分钟，无水乙醇加入体积含量为水溶液的5-15％，所述的保温静置温度为60-90℃，沉淀反应时间为6-24小时。
13.本发明制备方法中，优选沉淀反应时间为6-12小时。
14.本发明制备方法中，所述的干燥条件为105-130℃，干燥时间为1-12小时。
15.本发明制备方法中，所述的焙烧条件为焙烧温度为450-600℃，焙烧时间为2-8小时。
16.本发明制备方法的纳米大孔列管式γ-氧化铝微观结构呈列管式单向排列、两端为贯穿孔，管径500-1000nm，孔容在0.5-0.7ml/g，比表面积为200-270m2/g。
17.本发明发现纳米大孔列管式γ-氧化铝具有较好的吸附性能，对甲基橙的吸附率高达99.4％。
18.与现有技术相比，本方法工艺过程简单、在60-90℃低温条件下进行，不需要高温高压水热反应，同时不需要添加模板剂即可以制备得多三维分级结构的氧化铝。所得的氧化铝粉体具有列管式微观结构、具有适宜的比表面积及孔容，列管式通道和大的比表面积可以填充活性组分，可用于催化剂或者催化剂载体，同时列管式结构能够吸附更多有机色素，对于甲基橙具有较好的吸附能力，可以用于吸附除杂。
附图说明
19.图1为实施例1制备的纳米γ-氧化铝的扫描电镜照片。
20.图2为实施例2制备的纳米γ-氧化铝的扫描电镜照片。
21.图3为实施例3制备的纳米γ-氧化铝的扫描电镜照片。
22.图4为实施例4制备的纳米γ-氧化铝的扫描电镜照片。
23.图5为实施例5制备的纳米γ-氧化铝的扫描电镜照片。
24.图6为实施例6制备的纳米γ-氧化铝的扫描电镜照片。
25.图7为实施例1制备的纳米γ-氧化铝的xrd衍射图。
26.图8为实施例1、实施例6制备的纳米γ-氧化铝的甲基橙吸附曲线图。
具体实施方式
27.下面结合实施例来进一步说明本发明方法的作用和效果，但并不局限于以下实施例。
28.实施例1
29.称取12.45克alcl3·
6h2o置于烧杯中，向烧杯中加入100ml去离子水磁力搅拌使固体物质完全溶解，配制得到alcl3·
6h2o水溶液，向上述溶液中滴加30％的氨水调整溶液的ph值为9，快速加入10ml无水乙醇充分搅拌2分钟得到均匀乳状物后置于80℃烘箱中保温静置12h。将沉淀物过滤、用蒸馏水洗涤数次；将得到的白色粉末置于干燥箱中120℃干燥6小时；于马弗炉中500℃焙烧6小时，制得本发明γ-氧化铝粉体。扫描电镜图如图1所示，xrd衍射谱图如图7所示，xrd衍射峰显示所得氧化铝在500℃焙烧后其为γ-氧化铝晶相，该氧化铝粉体的比表面积为266m2/g，孔容0.68ml/g，扫描电镜图显示所得氧化铝形貌呈纳米列管式单向排列，管道口径为500-100nm。
30.实施例2
31.同实施例1，只是调整溶液的ph值为8，制得本发明纳米γ-氧化铝粉体，该氧化铝粉体的比表面积为220m2/g，孔容0.57ml/g，产品形貌如图2所示。
32.实施例3
33.同实施例1，只是称取24.9克alcl3·
6h2o，调整溶液的ph值为10，制得本发明纳米γ-氧化铝粉体，该氧化铝粉体的比表面积为207m2/g，孔容0.55ml/g，产品形貌如图3所示。
34.实施例4
35.同实施例1，只是调整溶液的ph值为7，得到氧化铝产品，该氧化铝粉体的比表面积为241m2/g，孔容0.6ml/g，产品形貌如图4所示。
36.实施例5
37.同实施例1，只是逐滴加入无水乙醇共搅拌30分钟，得到氧化铝产品，该氧化铝的比表面积为211m2/g，孔容0.53ml/g，产品形貌如图5所示。
38.实施例6
39.同实施例1，只是无水乙醇在配制alcl3·
6h2o水溶液的时候一次性加入，得到氧化铝产品，该氧化铝的比表面积为295m2/g，孔容0.84ml/g，产品形貌如图6所示。
40.实施例1-3均得到具有列管式形貌的γ-氧化铝，而实施例5采用了逐滴加入无水乙醇的方式、以及实施例6同样添加有无水乙醇，虽然能得到比表面积、孔容相当的氧化铝，但是其形貌不规则，不是分级列管式结构。实施例4在ph为7的情况下，电镜图显示氧化铝为无序结构，也具有大的比表面积和孔容。
41.本发明发现制备的纳米大孔列管式γ-氧化铝具有较好的吸附性能，称量20mg实施例1和实施例6制备的氧化铝，将其投入到100ml浓度为50mg/l的甲基橙溶液中进行吸附实验，采用紫外-可见分光光度计(uv-2550)测定溶液中甲基橙的浓度，以465nm处吸光度为基准，以ci/c0来表征不同吸附时间间隔下的吸附能力，其中：ci表示即时溶液浓度，c0表示初始甲基橙溶液的浓度；实施例1的氧化铝在10分钟即可快速吸附完成，吸附率高达99.4％；实施例6的氧化铝在10分钟时吸附率为90.7％，实施例1的列管式纳米氧化铝对甲基橙具有较好的吸附能力。
42.以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种纳米大孔列管式γ-氧化铝的制备方法，其特征在于包括如下过程：配制alcl3·
6h2o水溶液，在alcl3·
6h2o水溶液中缓慢滴入氨水，调节ph至8-10，快速加入无水乙醇经充分搅拌均匀后保温静置进行沉淀反应，沉淀反应结束后，将沉淀物进行过滤、洗涤、干燥和焙烧，得到纳米大孔列管式γ-氧化铝。2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：所述alcl3·
6h2o水溶液的摩尔浓度为0.5mol/l-1.0mol/l。3.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：所述氨水的浓度为25-30％。4.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：所述快速加入无水乙醇充分搅拌时间为1-5分钟，无水乙醇的加入体积含量为水溶液的5-15％。5.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：所述保温静置温度为60-90℃，沉淀反应时间为6-24小时。6.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：所述干燥温度条件为105-130℃，干燥时间为1-12小时。7.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：所述焙烧温度为450-600℃，焙烧时间为2-8小时。8.按照权利要求1～7任一项所述的制备方法制备的纳米大孔列管式γ-氧化铝，其特征在于：纳米大孔列管式γ-氧化铝微观结构呈列管式单向排列、两端为贯穿孔，管径为500-1000nm，孔容在0.5-0.7ml/g，比表面积为200-270m2/g。9.根据权利要求8所述的纳米大孔列管式γ-氧化铝在作为催化剂或催化剂载体、吸附剂中的应用。10.根据权利要求9所述的应用，对甲基橙的吸附率高达99.4％。

技术总结
本发明公开了一种纳米大孔列管式γ-氧化铝、及其制备方法，包括如下过程：在AlCl3·


技术研发人员：刘山虎
受保护的技术使用者：河南大学
技术研发日：2023.07.10
技术公布日：2023/10/15