CN103787394A - 一种氧化铝的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种氧化铝载体的制备方法，包括如下内容：量取适量浓度为0.5-2.5mol/L的铝盐溶液，向铝盐溶液中加入适量的尿素并搅拌使其完全溶解，尿素的加入量为尿素与Al3+的摩尔比为2-10:1；将上述溶液放入密封反应容器内在140℃-200℃下反应2-12小时；反应结束后所得物料不经过滤、洗涤直接进行干燥、焙烧制得氧化铝载体。该方法以无机铝盐为铝源，以尿素为沉淀剂，操作过程简单，所得氧化铝载体具有较高比表面积的同时具有较大孔径。

Description

一种氧化铝的制备方法
技术领域
本发明涉及一种氧化铝载体的制备方法，具体地说涉及一种具有较高比表面积、较大孔径的氧化铝载体的制备方法。
背景技术
γ-Al2O3是一种多孔性，高分散度的固体物料，具有表面积大、吸咐性能好、表面酸性、热稳定性良好的特点，可作为多种化学反应的催化剂载体。除此之外，它还广泛用于石油、国防、化肥、医药、卫生等部门。γ-Al2O3载体通常由拟薄水铝石在450℃以上加热脱水制得，拟薄水铝石的制备方法通常有酸沉淀法、碱沉淀法、醇铝水解法、碳化法等。酸沉淀法即强酸或强酸的铝盐中和铝酸钠，先用酸从铝酸盐溶液沉淀出一水合氧化铝，再通过老化、洗涤、干燥等过程得到拟薄水铝石产品；碱沉淀法即酸化铝盐与碱中和，用碱从铝盐溶液沉淀出一水合氧化铝，再通过老化、洗涤、干燥等过程得到拟薄水铝石产品；醇铝水解法即醇铝水解生成一水合氧化铝，再经老化、过滤、干燥得到拟薄水铝石产品；碳化法利用CO2和NaAlO2反应，制备拟薄水铝石。
碱沉淀法制备拟薄水铝石过程中常有的碱有氢氧化钠、氨水、碳酸铵、碳酸氢铵、尿素等。
CN102275963A公开一种氧化铝材料、制备方法及其应用。该方法以无机铝盐、尿素和结构导向剂为原料，以水为溶剂经水热反应制得。结构导向剂与Al3+的摩尔比为0-4:1，尿素与Al3+的摩尔比为3-12:1。制备过程为将计量原料混合均匀转入50ml水热釜中，在100℃烘箱内水热反应12小时，经离心洗涤至中性后，将产物置于80℃烘箱干燥过夜，所得白色沉淀在马弗炉中300℃焙烧2小时，分别得到棒状、芦荟状、片状、纺锤状氧化铝。所得氧化铝材料的比表面可控制在190-820m2/g。
CN101357771A公开一种制备高比表面积拟薄水铝石微球的水热方法。该方法将硫酸铝钾、硫酸铝铵、硫酸铝或其任意比例的混合物溶解在蒸馏水中，形成Al3+和酒石酸钠添加剂浓度范围分别为0.005-0.3mol/L和0.0005-0.025mol/L的溶液，加入尿素沉淀剂与Al3+的摩尔比为1.5-2.5:1，搅拌均匀后直接将该溶液转移至水热釜中，于150-200℃下反应1-5小时，然后经冷却、过滤、洗涤和真空干燥后制得拟薄水铝石微球。所得拟薄水铝石微球的粒径为1-5μm，比表面积为167.2-371.8 m2/g，孔容为0.29-0.44cm3/g，平均孔径为3.4-8.9nm。
    综上所述，现有技术使用铝盐为铝源，尿素为沉淀剂制备拟薄水铝石和氧化铝时，通常经水热反应制得沉淀，沉淀经过滤、洗涤、干燥、焙烧制得氧化铝，该方法制备的氧化铝具有较高的比表面，但载体的孔径较小，另外制备过程较复杂。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种氧化铝载体的制备方法。该方法以无机铝盐为铝源，以尿素为沉淀剂，操作过程简单，所得氧化铝载体具有较高比表面积的同时具有较大孔径。
一种氧化铝载体的制备方法，包括如下内容：量取适量浓度为0.5-2.5mol/L的铝盐溶液，向铝盐溶液中加入适量的尿素并搅拌使其完全溶解，尿素的加入量为尿素与Al3+的摩尔比为2-10:1；将上述溶液放入密封反应容器内在140℃-200℃下反应2-12小时；反应结束后所得物料不经过滤、洗涤直接进行干燥、焙烧制得氧化铝载体。
本发明方法中所述的铝盐溶液为硝酸铝水溶液。所述的铝盐溶液浓度优选为0.5-2.5mol/L。尿素的加入量优选为尿素与Al3+的摩尔比为4-9:1。
本发明方法中所述的溶液放入密封反应容器内优选在160℃-180℃下反应5-10小时。
本发明方法中所述的干燥是指在50-100℃下干燥24-48小时，优选在70-90℃下干燥30-40小时。
本发明方法中所述的焙烧是指在550℃-750℃焙烧1-6小时，优选在600℃-700℃下焙烧2-4小时。
与现有技术相比，本发明一种氧化铝载体的制备方法具有如下优点：
1、本发明方法采用适量浓度的铝盐溶液，并控制加入的尿素与铝离子的摩尔比，配合适宜的反应体条件制备出的水合氧化铝沉淀无需过滤、洗涤，简化了制备过程、降低了生产成本；
2、本发明方法不对水合氧化铝沉淀进行过滤、洗涤，保留了在生成水合氧化铝沉淀同时生成的硝酸铵和碳酸铵等盐类，这些盐类在水合氧化铝干燥时可以很好的成为水合氧化铝结构的支撑体，防止水合氧化铝因干燥失水而导致的片结构坍塌，使氧化铝载体具有较高的比表面积；同时这些盐类在焙烧过程中因受热分解，产生大量的气体，这些气体的产生起到了很好的扩孔效果；
3、本发明方法在简化制备过程、降低生产成本的同时制备出具有较大孔径、孔容、较高比表面积及孔分布集中的氧化铝载体，适于工业应用。
具体实施方式
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。
本发明一种氧化铝载体的制备方法，具体制备过程如下：量取适量浓度为0.5-2.5mol/L的硝酸铝溶液，向上述铝盐溶液中加入适量的尿素使尿素与Al3+的摩尔比为2-10:1，并不断搅拌使尿素完全溶解，将所得溶液转入高压釜中密封于140℃-200℃下反应2-12小时，得到的高浓度的沉淀物不经过滤、洗涤直接转入烘箱内于50-90℃下干燥24-48小时，干燥后的沉淀于550℃-750℃焙烧2-4小时制得氧化铝载体。
实例1
量取50ml浓度为0.5mol/L的硝酸铝溶液，向上述溶液中加入12g尿素使尿素与Al3+的摩尔比为8:1，将上述溶液转入100ml反应釜中，密封条件下于160℃反应8小时，得到的沉淀不经洗涤、过滤于60℃干燥42小时，得到的沉淀经粉碎于600℃焙烧4小时制得氧化铝载体S1，所得氧化铝载体的平均孔径为13nm，10nm-20nm的孔的孔容占总孔容的62%，载体的比表面积为319m2/g。
实例2
同实例1，只是硝酸铝溶液的浓度为2mol/L，尿素与Al3+的摩尔比为6:1，水热反应为140℃反应10小时，得到的沉淀于90℃干燥24小时制得氧化铝载体S2，所得氧化铝载体的平均孔径为15nm，10nm-20nm的孔的孔容占总孔容的65%，载体的比表面积为308m2/g。
实例3
同实例1，只是硝酸铝溶液的浓度为1mol/L，尿素与Al3+的摩尔比为4:1，水热反应为200℃反应6小时，得到的沉淀于50℃干燥48小时制得氧化铝载体S3，所得氧化铝载体的平均孔径为13nm，10nm-20nm的孔的孔容占总孔容的57%，载体的比表面积为331m2/g。
实例4
同实例1，只是硝酸铝溶液的浓度为1.5mol/L，尿素与Al3+的摩尔比为10:1，水热反应为180℃反应4小时，得到的沉淀于80℃干燥30小时制得氧化铝载体S4，所得氧化铝载体的平均孔径为14nm，10nm-20nm的孔的孔容占总孔容的53%，载体的比表面积为287m2/g。
实例5 
同实例1，只是硝酸铝溶液的浓度为1mol/L，尿素与Al3+的摩尔比为2:1，水热反应为200℃反应2小时，得到的沉淀于70℃干燥36小时制得氧化铝载体S5，所得氧化铝载体的平均孔径为12nm，10nm-20nm的孔的孔容占总孔容的53%，载体的比表面积为329m2/g。
实例6
同实例1，只是硝酸铝溶液的浓度为1mol/L，尿素与Al3+的摩尔比为5:1，水热反应为140℃反应12小时，得到的沉淀于60℃干燥40小时制得氧化铝载体S6，所得氧化铝载体的平均孔径为13nm，10nm-20nm的孔的孔容占总孔容的60%，载体的比表面积为317m2/g。
对比例1
本对比例采用常规方法铝盐和尿素水热反应生成沉淀，沉淀经过滤、洗涤、干燥、焙烧制得氧化铝，具体制备方法如下： 
量取50ml浓度为0.5mol/L的硝酸铝溶液，向上述溶液中加入12g尿素使尿素与Al3+的摩尔比为8:1，将上述溶液转入100ml反应釜中，于160℃反应8小时，得到的沉淀经洗涤、过滤，于60℃干燥42小时，得到的沉淀经粉碎于600℃焙烧4小时制得本对比氧化铝载体S7，所得氧化铝载体的平均孔径为6nm，10nm-20nm的孔的孔容占总孔容的23%，载体的比表面积为354m2/g。
以上实施例及比较例的结果表明，本发明以硝酸铝为铝源，以尿素为沉淀剂，经水热反应制得的沉淀，沉淀不经洗涤、过滤直接干燥、焙烧制得的氧化铝载体。该方法省略了洗涤、过滤等步骤，使生产工艺简化的同时使制备的氧化铝载体具有较高比表面积和具有较大的孔径。

Claims (9)

1.一种氧化铝载体的制备方法，其特征在于：包括如下内容：量取适量浓度为0.5-2.5mol/L的铝盐溶液，向铝盐溶液中加入适量的尿素并搅拌使其完全溶解，尿素的加入量为尿素与Al3+的摩尔比为2-10:1；将上述溶液放入密封反应容器内在140℃-200℃下反应2-12小时；反应结束后所得物料不经过滤、洗涤直接进行干燥、焙烧制得氧化铝载体。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的铝盐溶液浓度为0.5-2.5mol/L。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：尿素的加入量为尿素与Al3+的摩尔比为4-9:1。
4.根据权利要求1-3任一权利要求所述的方法，其特征在于：所述的铝盐溶液为硝酸铝水溶液。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的溶液放入密封反应容器内在160℃-180℃下反应5-10小时。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的干燥在50-100℃下干燥24-48小时。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：所述的干燥在70-90℃下干燥30-40小时。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的焙烧在550℃-750℃焙烧1-6小时。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于：所述的焙烧在600℃-700℃下焙烧2-4小时。
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