CN107128960A - 一种利用溶胶‑凝胶法合成制备掺杂硼的γ‑Al2O3的方法 - Google Patents

一种利用溶胶‑凝胶法合成制备掺杂硼的γ‑Al2O3的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种利用溶胶−凝胶法合成制备掺杂硼的γ‑Al2O3的方法，用以提高氧化铝的比表面积和高温稳定性，属于化工材料技术领域。将一种非离子型表面活性剂（P123）溶解到无水乙醇中，通过滴加盐酸调节溶液的pH；选硼酸作为硼源，将一定量的硼酸溶解到丙醇中。把溶解混合均匀的硼酸溶液加入到P123溶液里，充分搅拌，在空气中静置一段时间后，得到透明的混合溶液。然后将一定量的异丙醇铝加入混合溶液中，在密闭环境下快速搅拌，制得透明的湿溶胶。将得到的湿溶胶在空气中老化一段时间后，置于干燥箱中干燥，使溶剂挥发，得到干凝胶。将得到的干凝胶在一定温度下煅烧，获得结晶度良好的掺硼的γ‑Al2O3粉体。本发明掺入的硼已进入γ‑Al2O3的晶格中，获得的晶体纯度高、结晶度好，硼的掺入提高了γ‑Al2O3的比表面积和高温稳定性。

Description

一种利用溶胶−凝胶法合成制备掺杂硼的γ-Al2O3的方法
技术领域
本发明属于化工材料技术领域，具体涉及一种利用溶胶−凝胶法合成制备掺杂硼的γ-Al2O3的方法。
背景技术
氧化铝（Al2O3）有许多同质异晶体，目前已知的有10多种，应用比较广泛的主要有2种晶型，即γ-Al2O3和α-Al2O3（刚玉）。其中，γ-Al2O3具有高比表面积的特性，并且活性高吸附能力强。
汽车尾气是当今社会的主要污染源之一，因此γ-Al2O3作为汽车尾气处理的催化剂载体而被广泛应用。由于γ-Al2O3的高温稳定性差，在高温条件下易发生相变，导致整体催化活性降低甚至失活，本发明则是利用溶胶—凝胶法合成制备掺杂硼的γ-Al2O3的方法，提高了γ-Al2O3的比表面积和高温稳定性。
申请公布号CN106219582A的一种具有超大介孔孔容γ-Al2O3的制备方法，公开了在室温下，以无机阳离子铝盐和NaOH为反应物，以嵌段共聚物P123为结构导向剂。通过多次调节pH值或并流混合使Al3+与OH−反应得到氢氧化铝沉淀，将洗净后的氢氧化铝沉淀再分散于P123溶液中，之后复合物在一定温度下进行蒸发干燥组装，将干燥后的复合物焙烧，制得超大介孔孔容的γ-Al2O3。这种方法是通过控制氢氧化钠的量进行pH调节，使溶液的pH保持碱性；本发明则是在γ-Al2O3的晶格中掺杂硼，以盐酸调节溶液的pH值为酸性，获得掺杂后的γ-Al2O3具有大的比表面积和高温稳定性。
申请公布号CN102614863A的一种La、Zr掺杂γ-Al2O3的水热合成制备方法。公开了一种La、Zr掺杂γ-Al2O3的水热合成制备方法,其包括原材料的混合与搅拌，水热合成，生成物的分离、洗涤、干燥烧结三个步骤。本发明则是采用的溶胶—凝胶法在γ-Al2O3的晶格中掺杂硼，方法不同，且掺杂后的γ-Al2O3具有大的比表面积和高温稳定性。
发明内容
本发明公开了一种利用溶胶−凝胶法合成制备掺杂硼的γ-Al2O3的方法，用以提高氧化铝的比表面积和高温稳定性。具体操作步骤如下：
（1）将1g非离子型表面活性剂（P123）溶解到8mL无水乙醇中，通过盐酸调节溶液的pH为4～5，获得透明溶液Ⅰ。
（2）选用硼酸作为硼源，将0.0125～0.05g硼酸溶解到4～8mL丙醇中，获得透明溶液Ⅱ。
（3）将溶液Ⅱ加入到溶液Ⅰ中得到混合溶液Ⅲ，并用5mL无水乙醇冲洗，将混合溶液搅拌45min后，在空气中静置6～8h。
（4）将1g异丙醇铝加入到混合溶液Ⅲ中，在密闭环境中搅拌12h后，在空气中静置24h。
（5）将静置后的溶液置于60℃干燥箱中干燥12h，然后升温至80℃继续干燥12小时。
（6）将干燥后的固体物质在1000℃下煅烧3h。
本发明的显著特点：
（1）通过XRD图可以看出制备的掺硼氧化铝纯度高，结晶度好。
（2）本发明通过溶胶—凝胶法制备出的掺杂硼的γ-Al2O3粉体的比表面积大于100m2/g，相同条件下未掺杂硼的γ-Al2O3粉体比表面积小于95 m2/g。
（3）本发明通过溶胶—凝胶法制备出的掺杂硼的γ-Al2O3粉体，具有高温稳定性的特点，在1200℃下煅烧3小时后的XRD图显示仍以未转换的γ-Al2O3晶相为主，而相同条件下未掺杂硼的γ-Al2O3粉体在1200℃下煅烧3小时后的XRD图显示晶相γ-Al2O3完全转化成了α-Al2O3。
附图说明：
图1：本发明制备的硼掺杂的γ-Al2O3的X射线衍射图谱及其对应的PDF#47-0319标准谱线。
图2:未掺杂氧化铝在1200℃下煅烧3小时后的XRD图，晶相由γ-Al2O3完全转化成了α-Al2O3，其对应PDF#10-0173标准谱线。
图3：本发明制备的掺杂硼的γ-Al2O3在1200℃下煅烧3小时后的XRD图，以γ-Al2O3晶相为主，其对应PDF#47-0319标准谱线；有少量转化后的α-Al2O3，其对应PDF#10-0173标准谱线。
具体实施方法：
实施例1：
将1g P123溶解到8mL无水乙醇中，通过盐酸调节溶液的pH为4～5，获得Ⅰ型透明溶液，将0.0125g硼酸溶解到4mL丙醇中，获得Ⅱ型透明溶液，将Ⅱ型溶液加入到Ⅰ型溶液中得到Ⅲ型混合溶液，并用5mL无水乙醇冲洗，将混合溶液搅拌45min后，在空气中静置6～8h，然后把1g异丙醇铝加入Ⅲ型混合溶液中，在密闭环境中搅拌12h后，在空气中静置24h，将静置后的溶液置于60℃干燥箱中干燥12h，然后升温至80℃继续干燥12小时，将干燥后的固体物质在1000℃下煅烧3h。制备出的掺硼γ-Al2O3的比表面积为105.03m2/g，在1200℃下煅烧3小时后主要物相仍为γ-Al2O3晶相。
实施例2：
将1g P123溶解到8mL无水乙醇中，通过盐酸调节溶液的pH为4～5，获得Ⅰ型透明溶液，将0.025g硼酸溶解到4mL丙醇中，获得Ⅱ型透明溶液，将Ⅱ型溶液加入到Ⅰ型溶液中得到Ⅲ型混合溶液，并用5mL无水乙醇冲洗，将混合溶液搅拌45min后，在空气中静置6～8h，然后把1g异丙醇铝加入Ⅲ型混合溶液中，在密闭环境中搅拌12h后，在空气中静置24h，将静置后的溶液置于60℃干燥箱中干燥12h，然后升温至80℃继续干燥12小时，将干燥后的固体物质在1000℃下煅烧3h。制备出的掺硼γ-Al2O3的比表面积为116.98m2/g，在1200℃下煅烧3小时后主要物相仍为γ-Al2O3晶相。
实施例3：
将1g P123溶解到8mL无水乙醇中，通过盐酸调节溶液的pH为4～5，获得Ⅰ型透明溶液，将0.05g硼酸溶解到6mL丙醇中，获得Ⅱ型透明溶液，将Ⅱ型溶液加入到Ⅰ型溶液中得到Ⅲ型混合溶液，并用5mL无水乙醇冲洗，将混合溶液搅拌45min后，在空气中静置6～8h，然后把1g异丙醇铝加入Ⅲ型混合溶液中，在密闭环境中搅拌12h后，在空气中静置24h，将静置后的溶液置于60℃干燥箱中干燥12h，然后升温至80℃继续干燥12小时，将干燥后的固体物质在1000℃下煅烧3h。制备出的掺硼γ-Al2O3的比表面积为100.78m2/g，在1200℃下煅烧3小时后主要物相仍为γ-Al2O3晶相。

Claims (1)

1.以1g非离子型表面活性剂（P123）溶解到8mL无水乙醇中配制Ⅰ型溶液，然后滴加盐酸调节溶液的pH为4～5；选用硼酸作为硼源，将0.0125～0.05g硼酸溶解到4～8mL丙醇中配制Ⅱ型溶液；将混合均匀的Ⅱ型溶液加入到Ⅰ型溶液中，并用5mL无水乙醇冲洗，搅拌45min后，在空气中静置6～8h，得到透明的Ⅲ型混合溶液；然后将1g异丙醇铝加入到Ⅲ型混合溶液中，在密闭环境下搅拌12h，得到透明的湿溶胶；将得到的湿溶胶在空气中静置24h后，置于60℃的干燥箱中干燥12h，部分溶剂挥发，然后升温到80℃继续干燥12h，得到干凝胶；将得到的干凝胶在1000℃下煅烧3h，获得掺杂硼的γ-Al2O3粉体。
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