CN108793211A - 一种双重孔分布的大孔氧化铝及其制备方法 - Google Patents
一种双重孔分布的大孔氧化铝及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN108793211A CN108793211A CN201710299802.0A CN201710299802A CN108793211A CN 108793211 A CN108793211 A CN 108793211A CN 201710299802 A CN201710299802 A CN 201710299802A CN 108793211 A CN108793211 A CN 108793211A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- aluminium oxide
- macropore
- macroporous aluminium
- polyethylene glycol
- pore size
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N Alumina Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 116
- 239000011148 porous material Substances 0.000 title claims abstract description 31
- 238000009826 distribution Methods 0.000 title claims abstract description 26
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 title claims abstract description 14
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 9
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 47
- JUJWROOIHBZHMG-UHFFFAOYSA-N Pyridine Chemical compound C1=CC=NC=C1 JUJWROOIHBZHMG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 34
- 239000002202 Polyethylene glycol Substances 0.000 claims abstract description 27
- 229920001223 polyethylene glycol Polymers 0.000 claims abstract description 27
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 23
- 230000032683 aging Effects 0.000 claims abstract description 21
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 19
- UMJSCPRVCHMLSP-UHFFFAOYSA-N pyridine Natural products COC1=CC=CN=C1 UMJSCPRVCHMLSP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 17
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims abstract description 15
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 15
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 10
- 125000003277 amino group Chemical group 0.000 claims abstract description 9
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims abstract description 6
- 235000019441 ethanol Nutrition 0.000 claims description 34
- ZHNUHDYFZUAESO-UHFFFAOYSA-N Formamide Chemical compound NC=O ZHNUHDYFZUAESO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 20
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 17
- ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N N,N-Dimethylformamide Chemical compound CN(C)C=O ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 7
- 150000002894 organic compounds Chemical class 0.000 claims description 7
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 238000002791 soaking Methods 0.000 claims description 6
- BDERNNFJNOPAEC-UHFFFAOYSA-N propan-1-ol Chemical compound CCCO BDERNNFJNOPAEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 3
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims description 3
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 claims description 2
- 229910001387 inorganic aluminate Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 claims description 2
- KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N Isopropanol Chemical compound CC(C)O KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 2
- 125000002252 acyl group Chemical group 0.000 claims 1
- 238000007654 immersion Methods 0.000 abstract description 7
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 abstract description 6
- 238000007210 heterogeneous catalysis Methods 0.000 abstract description 4
- 239000005416 organic matter Substances 0.000 abstract 1
- VSCWAEJMTAWNJL-UHFFFAOYSA-K aluminium trichloride Chemical compound Cl[Al](Cl)Cl VSCWAEJMTAWNJL-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 20
- 239000000463 material Substances 0.000 description 20
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 8
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 6
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 6
- 239000004964 aerogel Substances 0.000 description 5
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 5
- 208000020442 loss of weight Diseases 0.000 description 5
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 4
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000004411 aluminium Substances 0.000 description 4
- 238000001000 micrograph Methods 0.000 description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- -1 polyoxyethylene Polymers 0.000 description 3
- BNGXYYYYKUGPPF-UHFFFAOYSA-M (3-methylphenyl)methyl-triphenylphosphanium;chloride Chemical compound [Cl-].CC1=CC=CC(C[P+](C=2C=CC=CC=2)(C=2C=CC=CC=2)C=2C=CC=CC=2)=C1 BNGXYYYYKUGPPF-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- DIZPMCHEQGEION-UHFFFAOYSA-H aluminium sulfate (anhydrous) Chemical compound [Al+3].[Al+3].[O-]S([O-])(=O)=O.[O-]S([O-])(=O)=O.[O-]S([O-])(=O)=O DIZPMCHEQGEION-UHFFFAOYSA-H 0.000 description 2
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 2
- 239000012876 carrier material Substances 0.000 description 2
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 2
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 2
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 2
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 description 2
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 239000004744 fabric Substances 0.000 description 2
- 238000005984 hydrogenation reaction Methods 0.000 description 2
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 2
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 2
- ICAKDTKJOYSXGC-UHFFFAOYSA-K lanthanum(iii) chloride Chemical compound Cl[La](Cl)Cl ICAKDTKJOYSXGC-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 2
- QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N mercury Chemical compound [Hg] QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052753 mercury Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 2
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 2
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 2
- 230000009257 reactivity Effects 0.000 description 2
- 238000003980 solgel method Methods 0.000 description 2
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 description 1
- 229920003171 Poly (ethylene oxide) Polymers 0.000 description 1
- 229920002472 Starch Polymers 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- WNROFYMDJYEPJX-UHFFFAOYSA-K aluminium hydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[OH-].[Al+3] WNROFYMDJYEPJX-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 229910021502 aluminium hydroxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001408 amides Chemical class 0.000 description 1
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000006229 carbon black Substances 0.000 description 1
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 description 1
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 1
- 238000005660 chlorination reaction Methods 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 238000007598 dipping method Methods 0.000 description 1
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 1
- 239000007863 gel particle Substances 0.000 description 1
- 239000003292 glue Substances 0.000 description 1
- 239000002638 heterogeneous catalyst Substances 0.000 description 1
- 238000006703 hydration reaction Methods 0.000 description 1
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 description 1
- 229910010272 inorganic material Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011147 inorganic material Substances 0.000 description 1
- 125000001449 isopropyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])(*)C([H])([H])[H] 0.000 description 1
- 229910052746 lanthanum Inorganic materials 0.000 description 1
- FZLIPJUXYLNCLC-UHFFFAOYSA-N lanthanum atom Chemical compound [La] FZLIPJUXYLNCLC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 238000005504 petroleum refining Methods 0.000 description 1
- 238000005191 phase separation Methods 0.000 description 1
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 description 1
- 239000002243 precursor Substances 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000008107 starch Substances 0.000 description 1
- 235000019698 starch Nutrition 0.000 description 1
- 230000035882 stress Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01F—COMPOUNDS OF THE METALS BERYLLIUM, MAGNESIUM, ALUMINIUM, CALCIUM, STRONTIUM, BARIUM, RADIUM, THORIUM, OR OF THE RARE-EARTH METALS
- C01F7/00—Compounds of aluminium
- C01F7/02—Aluminium oxide; Aluminium hydroxide; Aluminates
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J21/00—Catalysts comprising the elements, oxides, or hydroxides of magnesium, boron, aluminium, carbon, silicon, titanium, zirconium, or hafnium
- B01J21/02—Boron or aluminium; Oxides or hydroxides thereof
- B01J21/04—Alumina
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
- B01J35/60—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their surface properties or porosity
- B01J35/61—Surface area
- B01J35/615—100-500 m2/g
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
- B01J35/60—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their surface properties or porosity
- B01J35/61—Surface area
- B01J35/617—500-1000 m2/g
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
- B01J35/60—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their surface properties or porosity
- B01J35/63—Pore volume
- B01J35/635—0.5-1.0 ml/g
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
- B01J35/60—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their surface properties or porosity
- B01J35/63—Pore volume
- B01J35/638—Pore volume more than 1.0 ml/g
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
- B01J35/60—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their surface properties or porosity
- B01J35/64—Pore diameter
- B01J35/647—2-50 nm
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
- B01J35/60—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their surface properties or porosity
- B01J35/64—Pore diameter
- B01J35/651—50-500 nm
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2004/00—Particle morphology
- C01P2004/01—Particle morphology depicted by an image
- C01P2004/03—Particle morphology depicted by an image obtained by SEM
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2006/00—Physical properties of inorganic compounds
- C01P2006/12—Surface area
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2006/00—Physical properties of inorganic compounds
- C01P2006/14—Pore volume
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2006/00—Physical properties of inorganic compounds
- C01P2006/16—Pore diameter
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2006/00—Physical properties of inorganic compounds
- C01P2006/16—Pore diameter
- C01P2006/17—Pore diameter distribution
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geology (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Catalysts (AREA)
- Compounds Of Alkaline-Earth Elements, Aluminum Or Rare-Earth Metals (AREA)
Abstract
本发明公开了一种双重孔分布的大孔氧化铝及其制备方法。本发明的大孔氧化铝具有较高的孔隙率，其中5~20nm的孔所占孔隙率比例为15%~55%，100~1000nm的大孔所占孔隙率比例为40%~75%。大孔分布均匀且三维贯通。该方法是把铝源、聚乙二醇、含酰胺基团有机物以及选低碳醇水溶液充分混合均匀，将吡啶加入混合物中，再经老化、浸泡、干燥和焙烧得到大孔氧化铝。本发明方法能够满足现有多相催化强度要求，适用于催化剂的良好载体。
Description
技术领域
本发明涉及一种大孔氧化铝及其制备方法，特别涉及一种具有双重孔分布的大孔氧化铝及其制备方法，属于无机材料制备领域。
背景技术
活性氧化铝氧化铝作为一种良好的加氢催化载体材料，在炼油工业中有着广泛的应用。实际工业催化应用中，催化剂中除含有适当尺寸（5-20nm）的反应活性孔外，还需要部分大孔（100nm以上）作为高效的大分子传质孔。
物理化学学报，2005，21 (02):221-224.，以硝酸铝为前驱体，乙醇为溶剂，甲酰胺作为干燥控制化学添加剂，吡啶作为凝胶网络诱导剂，通过溶胶-凝胶法制备氧化铝凝胶，在常压条件干燥条件下得到具有集中的介孔分布的轻质、块状氧化铝气凝胶。但这种气凝胶材料介孔小于20nm，不含100nm以上的大孔；同时，采用纯的乙醇为溶剂，目的之一是在常压干燥时尽可能的保持块体体系不收缩，这也导致气凝胶材料的密度很低机械强度很弱。因此，这种块状气凝胶材料无论是孔径分布还是机械强度方面，都不适合将其用于石油化工行业的多相催化领域。
对于活性氧化铝的大孔控制方面，目前主要方法有：(1) pH值摆动法；(2)扩孔剂法；(3) 模板法。上述方法的缺点具有扩孔能力有限、所得到的大孔主要来源于晶粒间隙孔、大孔孔径有限、大孔空间分布随机性较大且孔的三维贯通性不强等缺点。这些不足在催化应用中会导致大分子物料的传质效率受到一定的限制。
CN 1184078A采用并流成胶生成的氢氧化铝作为晶种，利用pH值的摆动控制氧化铝晶粒生长及尺寸，使晶粒间形成较大的孔道。但该方法的总体造孔作用较为有限，所得孔径尺寸一般小于100nm，大孔的分布较为弥散，贯通性较弱。
US 4448896、US 4102822及EP 0237240采用碳黑、淀粉和碳纤维为扩孔剂制备大孔氧化铝，所用物理扩孔剂的用量为氧化铝的10wt%以上，上述方法是在氧化铝前躯物中加入物理扩孔剂，扩孔剂的用量大，形成的大孔孔分布弥散，大孔孔道为墨水瓶型，孔口较小，孔道不能形成连续贯穿孔道，对大分子的传质作用较差。
Journal of the Ceramic Society of Japan, 2009, 117(1363): 351-355.,以氯化铝、聚氧乙烯、环氧烷烃及氯化镧混合为原料，通过溶胶-凝胶及相分离法得到了一种镧改性的大孔整体式氧化铝材料，通过其扫描电镜结果可知，此材料具有大量的贯通的微米以及上的大孔。但是大量的大尺寸的大孔导致材料的孔隙率低，机械强度较差，仍然不适合多相催化领域。
CN 201010221297.6公开了一种整体式大孔氧化铝的制备方法。该方法包括以下步骤：把铝源、聚乙二醇以及选自低碳醇和水至少一种混合均匀之后，将环氧烷烃加入所述的混合物中，经老化、浸泡、干燥和焙烧得到整体式大孔氧化铝，其孔径可为0.05~10μm（50~10000nm）。该方法是以聚乙二醇的含量为主来调控大孔形成及其孔径，虽然可以得到50~10000nm的大孔，但是发现具有下述缺点：（1） 更容易生成1μm以上的大孔，而对于小于1μm的大孔较难控制，实施例实际制备时得到的均为1μm以上的大孔；（2）所得大孔之间表观孤立，空间连贯性较差，不利于大分子的传质。
实际工业催化剂中除反应活性孔外，丰富且贯通的大孔一般来说尺寸在100nm~1000nm已可充分满足大分子的扩散传质。催化剂中大孔孔径过大且含量较多的话，载体材料整体孔隙率会下降，机械强度也会严重下降。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种双重孔分布的大孔氧化铝及其制备方法。本发明的大孔氧化铝，大孔分布均匀且具有三维贯通性，机械强度较高，能够满足现有多相催化强度要求，适用于催化剂的良好载体。
本发明的双重孔分布的大孔氧化铝，具有如下性质：总孔隙率60%~85%，所有孔隙中，5~20nm的介孔占总孔隙率的比例为15%~55%，100~1000nm的大孔占总孔隙率的比例为40%~75%；大孔分布均匀且三维贯通；侧压破碎强度为5~20N/mm，优选为8~18N/mm。本发明所述的孔隙率通过压汞法进行测定。
本发明的双重孔分布的大孔氧化铝的BET比表面积为150~450m2/g，孔容为0.45~1.50cm3/g。
本发明的双重孔分布的大孔氧化铝的制备方法，包括如下内容：
（1）将无机铝盐、聚乙二醇、含酰胺基团的有机化合物溶于低碳醇水溶液，混合均匀得到澄清的溶液；其中聚乙二醇的粘均分子量为10000~3000000，优选为100000~2000000；
（2）将吡啶加入步骤（1）所得的混合物中，混合均匀，得到均匀的溶胶。
（3）将步骤（2）的溶胶于40~80℃下老化12~60小时，得到老化产物；
（4）使用低碳醇或低碳醇水溶液浸泡老化产物，然后经固液分离，固相经干燥和焙烧，得到大孔氧化铝。
以步骤（2）所得的混合物的重量为基准，低碳醇水溶液的加入量为10%~80%，铝源加入量为10%~20%，聚乙二醇的加入量为0.1%~3.0%，优选为0.2%~2.0%；其中，低碳醇水溶液中水与低碳醇的质量比为1.0~1.3；聚乙二醇与含酰胺基团的有机化合物的摩尔比为0.05~1.0，优选为0.1~0.8；吡啶与Al3+的摩尔比为3.0~9.0，优选为3.5~7.0。
步骤（1）所述的各种物料的加入顺序不加以特殊限制，优选为：水、低碳醇、铝源、聚乙二醇、含酰胺基团的有机化合物依次加入。一般在后一种物料加入前，将先前加入的物料混合均匀、充分溶解。
步骤（1）所述的无机铝源是指硝酸铝、氯化铝及硫酸铝中的一种或其任意比例的混合物。
步骤（1）和（4）所述的低碳醇一般为C5以下的醇，优选为甲醇、乙醇、正丙醇和异丙醇中的一种或多种，最好为乙醇和/或丙醇。
步骤（1）所述的含酰胺基团的有机化合物选为甲酰胺、N，N-二甲基甲酰胺中的一种或多种。
步骤（4）所述的浸泡条件为：浸泡温度10~80℃，浸泡时间为24~48小时。
步骤（4）中所述的干燥，为普通常压干燥，干燥温度不大于60℃，优选为20~40℃，干燥至无明显液态物存在。所述的焙烧是在400~950℃焙烧1~24小时，而优选为550~850℃焙烧5~10小时。
本发明所述的大孔氧化铝可以制备多相催化剂的载体，应用于各类大分子催化反应，如加氢反应、烷基化反应以及水处理过程中污染物的吸附、降解等。
本发明方法通过引入特定比例的聚乙二醇和含酰胺基团的有机化合物以满足来形成所述大孔材料的特性。本发明材料的集中的介孔来源于溶胶-凝胶网络，丰富且贯通大孔来源于聚乙二醇导致的固液两相分离。通过酰胺类物质的加入，调节体系的溶胶-凝胶过程，可生成更均匀的溶胶凝胶体系，从而在焙烧后得到更均匀，也就是具有更集中的介孔分布氧化铝气凝胶材料。
在上述形成介孔凝胶基础上，聚乙二醇在其中的分布也更均匀细密。随着吡啶加入，反应体系中pH提高，含酰胺基团的有机化合物将释放出一定量的氨，使体系液相的碱性效应更加显著，在碱性环境下，液相中的聚乙二醇由相对舒展状态变为相对收缩状态，则其空间致孔范围会缩小，生成孔径相对小而数量更多大孔，这些大量增加的相对小尺寸的大孔相互贯通，老化后采用低碳醇或低碳醇水溶液浸泡以除去聚乙二醇等液相，这样原液相占据的空间成为大孔氧化铝相互贯通的孔道，原固相部分构成大孔孔壁，提高了氧化铝的孔隙率，同时在后续的干燥和焙烧过程中，氧化铝的孔结构能够很好的保持。
本发明由于引入含酰胺基团可以调节体系的溶胶-凝胶过程，生成更均匀的溶胶凝胶体系，可以使固液相分离程度降低，从而相应减少大孔的孔径。上述效果可以在常压干燥、焙烧时具有均匀的应力分布，保持大孔的完整性，避免材料的破碎，有利于提高材料的整体的机械强度。本发明老化阶段采用较高的醇水混合物及较高的老化温度，可使凝胶粒子发生水合反应，增强了粒子间的结合强度，在常压干燥、焙烧时体系大大幅收缩，致密度相对提高，因而可以进一步提高机械强度。
附图说明
图1为本发明实施例1制备的大孔氧化铝的扫描电镜图像。
图2为本发明实施例1制备的大孔氧化铝的孔径分布。
图3为本发明实施例3制备的大孔氧化铝的扫描电镜图像。
图4为对比例1制备的大孔氧化铝的扫描电镜图像。
图5为对比例2制备的大孔氧化铝的扫描电镜图像。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步详细说明。本发明中，以扫描电镜观察大孔的及其贯通情况。所述大孔氧化铝的孔分布及孔隙率通过以压汞法表征。载体的机械强度用侧压破碎强度来表征，采用大连设备诊断器厂生产的ZQJ-Ⅱ智能颗粒强度试验机测定。
实施例1
室温下（20℃）将水、无水乙醇、氯化铝、聚乙二醇、甲酰胺混合均匀，再加入吡啶，混合物各组分以重量计，含量分别为：水23%，乙醇22%，氯化铝20%，聚乙二醇（粘均分子量100万）0.3%，甲酰胺1%，吡啶33.7%。混合均匀之后，所得凝胶于45℃下老化48小时，然后用乙醇与水的混合液浸泡老化后的混合物48小时，浸泡完毕并除去液相后，在40℃下烘干直至产物不再发生明显的减重。然后在550℃下焙烧7小时，然后冷却到室温，得到所述的大孔氧化铝。总孔隙率为81%，孔隙具有双重孔分布，其中的大孔分布均匀，大孔平均孔径400nm，大孔孔隙率占60%；介孔孔径4~6nm，介孔孔隙率占25%。侧压强度6.3N/mm。本发明的大孔材料BET比表面积为187m2/g，孔容为0.51cm3/g。图1右侧台阶说明材料在三维立体空间具有大孔分布，而台阶边缘处（图1局部放大图）可知大孔具有三维立体空间上的贯通性。
实施例2
室温下（20℃）将水、无水乙醇、氯化铝、聚乙二醇、甲酰胺混合均匀，再加入吡啶，混合物各组分以重量计，含量分别为：水31%，乙醇29%，氯化铝16%，聚乙二醇（粘均分子量200万）0.5%，甲酰胺3.5%，吡啶20%。混合均匀之后，所得凝胶于60℃下老化24小时，然后用乙醇浸泡老化后的混合物48小时，浸泡完毕并除去液相后，在50℃下烘干直至产物不再发生明显的减重。然后在650℃下焙烧5小时，然后冷却到室温，得到本发明所述的大孔氧化铝。总孔隙率为75%，孔隙具有双重孔分布，其中的大孔分布均匀，大孔平均孔径207nm，大孔孔隙率占43%；介孔孔径9~12nm，介孔孔隙率占32%。侧压强度8.7N/mm。本发明的大孔材料BET比表面积为235 m2/g，孔容为0.74cm3/g。经扫描电镜观察可知大孔具有三维贯通性。
实施例3
室温下（20℃）将水、无水乙醇、硫酸铝、聚乙二醇、N，N-二甲基甲酰胺混合均匀，再加入吡啶，混合物各组分以重量计，含量分别为，水48%，乙醇38%，氯化铝10%，聚乙二醇（粘均分子量30万）0.78%，N，N-二甲基甲酰胺3.22%，吡啶10%。混合均匀之后，所得凝胶产物于80℃下老化24小时，然后用乙醇浸泡老化后的混合物48小时，浸泡完毕并除去液相后，在50℃下烘干直至产物不再发生明显的减重。然后在850℃下焙烧5小时，然后冷却到室温，得到大孔氧化铝。总孔隙率为67%，孔隙具有双重孔分布，其中的大孔分布均匀，大孔平均孔径709nm，大孔孔隙率占43%；介孔孔径14~20nm，介孔孔隙率占41%。侧压强度5.4N/mm。本发明的大孔材料BET比表面积为153 m2/g，孔容为0.58cm3/g。经扫描电镜观察可知大孔具有三维贯通性。
实施例4
室温下（20℃）将水、无水乙醇、氯化铝、聚乙二醇、甲酰胺混合均匀，再加入吡啶，混合物各组分以重量计，含量分别为，水31%，乙醇26%，氯化铝20%，聚乙二醇（粘均分子量10万）1.85%，甲酰胺2.45%，吡啶18.7%。混合均匀之后，所得凝胶产物于50℃下老化24小时，然后用乙醇浸泡老化后的混合物48小时，浸泡完毕并除去液相后，在50℃下烘干直至产物不再发生明显的减重。然后在650℃下焙烧5小时，然后冷却到室温，得到大孔氧化铝。总孔隙率为75%，孔隙具有双重孔分布，其中的大孔分布均匀，大孔平均孔径103nm，大孔孔隙率占65%；介孔孔径5~13nm，介孔孔隙率占18%。侧压强度16.5N/mm。本发明的大孔材料BET比表面积为387 m2/g，孔容为1.06cm3/g。经扫描电镜观察可知大孔具有三维贯通性。
对比例1
本例与实施例1相对比。不同的是不加入甲酰胺。室温下（20℃）将水、无水乙醇、氯化铝、聚乙二醇混合均匀，再加入吡啶，混合物各组分以重量计，含量分别为：水23%，乙醇23%，氯化铝20%，聚乙二醇（粘均分子量100万）0.3%，吡啶33.7%。混合均匀之后，所得凝胶合产物于30℃下老化48小时，然后用乙醇浸泡老化后的混合物48小时，浸泡完毕并除去液相后，在50℃下烘干直至产物不再发生明显的减重。然后在550℃下焙烧5小时，然后冷却到室温，得到大孔氧化铝，平均大孔直径4.6μm，孔隙率47%，大孔孔隙率占15%。孔径分布：介孔4-21nm，大孔3.1~7.9μm。侧压强度1.3N/mm。所得材料BET比表面积为129 m2/g，孔容为0.43cm3/g。经扫描电镜观察可知大孔基本为孤立的，大孔分布也不太均匀。
对比例2
按照物理化学学报, 2005, 21 (02):221-224制备氧化铝气凝胶，所得产物无明显的大孔，侧压强度为0.2N/mm。
对比例3
按照Journal of the Ceramic Society of Japan, 2009, 117(1363): 351-355.的方法制备大孔氧化铝，所不同的是不加入氯化镧。所得产物的平均大孔直径4.6μm，孔隙率51%，大孔孔隙率占24%。孔径分布：介孔3-27nm，大孔1.5~5.9μm。侧压强度2.3N/mm。所得材料BET比表面积为202 m2/g，孔容为0.58cm3/g。
Claims (10)
1.一种双重孔分布的大孔氧化铝，其特征在于：具有如下性质：总孔隙率60%~85%，所有孔隙中，5~20nm的介孔占总孔隙率的比例为15%~55%，100~1000nm的大孔占总孔隙率的比例为40%~75%；大孔分布均匀且三维贯通。
2.按照权利要求1所述的大孔氧化铝，其特征在于：侧压破碎强度为5 ~20N/mm。
3.按照权利要求1所述的大孔氧化铝，其特征在于：BET比表面积为150~450m2/g，孔容为0.45~1.50cm3/g。
4.一种权利要求1~3任一权利要求所述的大孔氧化铝的制备方法，其特征在于包括如下内容：（1）将无机铝盐、聚乙二醇、含酰胺基团的有机化合物溶于低碳醇水溶液，混合均匀得到澄清的溶液；其中聚乙二醇的粘均分子量为10000~3000000；（2）将吡啶加入步骤（1）所得的混合物中，混合均匀，得到均匀的溶胶；（3）将步骤（2）的溶胶于40~80℃下老化12~60小时，得到老化产物；（4）使用低碳醇或低碳醇水溶液浸泡老化产物，然后经固液分离，固相经干燥和焙烧，得到大孔氧化铝。
5.按照权利要求4所述的方法，其特征在于：以步骤（2）所得的混合物的重量为基准，低碳醇水溶液的加入量为10%~80%，铝源加入量为10%~20%，聚乙二醇的加入量为0.1%~3.0%，优选为0.2%~2.0%；其中，低碳醇水溶液中水与低碳醇的质量比为1.0~1.3；聚乙二醇与含酰胺基团的有机化合物的摩尔比为0.05~1.0，优选为0.1~0.8；吡啶与Al3+的摩尔比为3.0~9.0，优选为3.5~7.0。
6.按照权利要求4所述的方法，其特征在于：步骤（1）和（4）所述的低碳醇为甲醇、乙醇、正丙醇和异丙醇中的一种或多种。
7.按照权利要求4所述的方法，其特征在于：步骤（1）所述的含酰胺基团的有机化合物选为甲酰胺、N，N-二甲基甲酰胺中的一种或多种。
8.按照权利要求4所述的方法，其特征在于：步骤（4）所述的浸泡条件为：浸泡温度10~80℃，浸泡时间为24~48小时。
9.按照权利要求4所述的方法，其特征在于：步骤（4）中所述的干燥为普通常压干燥，干燥温度不大于60℃，干燥至无明显液态物存在；所述的焙烧是在400~950℃焙烧1~24小时。
10.一种权利要求1~3任一所述的双重孔分布的大孔氧化铝在大分子催化反应中的应用。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201710299802.0A CN108793211B (zh) | 2017-05-02 | 2017-05-02 | 一种双重孔分布的大孔氧化铝及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201710299802.0A CN108793211B (zh) | 2017-05-02 | 2017-05-02 | 一种双重孔分布的大孔氧化铝及其制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN108793211A true CN108793211A (zh) | 2018-11-13 |
| CN108793211B CN108793211B (zh) | 2020-02-14 |
Family
ID=64053438
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201710299802.0A Active CN108793211B (zh) | 2017-05-02 | 2017-05-02 | 一种双重孔分布的大孔氧化铝及其制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN108793211B (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2023201684A1 (zh) * | 2022-04-22 | 2023-10-26 | 宁德时代新能源科技股份有限公司 | 多孔材料及其制备方法、集流体、二次电池及装置 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101139104A (zh) * | 2006-09-07 | 2008-03-12 | 中国科学院理化技术研究所 | 阶层多孔γ-氧化铝及其制备方法和用途 |
| CN101863499A (zh) * | 2010-05-31 | 2010-10-20 | 中南大学 | 一种大孔-介孔氧化铝的制备方法 |
| CN102040235A (zh) * | 2009-10-21 | 2011-05-04 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种三维有序大孔氧化铝及其制备方法 |
| CN103055950A (zh) * | 2011-10-21 | 2013-04-24 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种球形氧化铝的制备方法 |
-
2017
- 2017-05-02 CN CN201710299802.0A patent/CN108793211B/zh active Active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101139104A (zh) * | 2006-09-07 | 2008-03-12 | 中国科学院理化技术研究所 | 阶层多孔γ-氧化铝及其制备方法和用途 |
| CN102040235A (zh) * | 2009-10-21 | 2011-05-04 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种三维有序大孔氧化铝及其制备方法 |
| CN101863499A (zh) * | 2010-05-31 | 2010-10-20 | 中南大学 | 一种大孔-介孔氧化铝的制备方法 |
| CN103055950A (zh) * | 2011-10-21 | 2013-04-24 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种球形氧化铝的制备方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 白秀玲等: "三维贯通大孔氧化铝的制备与表征", 《当代化工》 * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2023201684A1 (zh) * | 2022-04-22 | 2023-10-26 | 宁德时代新能源科技股份有限公司 | 多孔材料及其制备方法、集流体、二次电池及装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN108793211B (zh) | 2020-02-14 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN110467206A (zh) | 一种大孔氧化铝及其制备方法 | |
| EP3090798B1 (en) | High-strength hollow fiber molecular sieve membrane and preparation method therefor | |
| Cao et al. | Synthesis of high strength monolithic alumina aerogels at ambient pressure | |
| Suzuki et al. | Synthesis of mesoporous silica foams with hierarchical trimodal pore structures | |
| CN109395763B (zh) | 一种硫掺杂g-C3N4/C-dot多孔复合光催化剂及其制备方法与应用 | |
| US20190202705A1 (en) | Amphiphilic Molecular Sieve Containing Hydrophilic Group on the Outside and Lipophilic Group on the Inside and Production Method Thereof | |
| CN109942012B (zh) | 一种纳米级片状勃姆石及其制备方法 | |
| Yu et al. | Mesoporous ZrO2 fibers with enhanced surface area and the application as recyclable absorbent | |
| Setyawan et al. | PEG-templated mesoporous silicas using silicate precursor and their applications in desiccant dehumidification cooling systems | |
| CN104439276B (zh) | 一种快速制备中空多孔二氧化硅/银纳米复合材料的方法及产品 | |
| CN108217661A (zh) | 一种合成多级有序孔道材料的普适方法 | |
| CN111646492A (zh) | 一种γ-氧化铝纳米纤维及其制备方法 | |
| CN108786833A (zh) | 一种重油加氢催化剂及其制备方法 | |
| CN108975349A (zh) | 一种大孔-微孔复合zsm-5分子筛及其合成和应用 | |
| CN104549374B (zh) | 具有亲水表面的由纳米片组成的硒化镉花状微球及其制备方法和应用 | |
| Ma et al. | Biologically inspired, catechol-coordinated, hierarchical organization of raspberry-like calcium phosphate nanospheres with high specific surface area | |
| CN108793211A (zh) | 一种双重孔分布的大孔氧化铝及其制备方法 | |
| CN109704355A (zh) | 一种多级孔沸石及制备方法 | |
| CN110382096A (zh) | 分离膜以及分离膜的制造方法 | |
| CN109718738A (zh) | 一种氧化锆球形吸附剂及其制备方法和应用 | |
| CN111269431B (zh) | 一种zif-67纳米花的制备方法 | |
| CN103551095B (zh) | 一种粒子缠结成型制备微孔材料的方法 | |
| Wang et al. | Preparation of uniform Silicalite-1 microspheres with large secondary pore architecture using monodisperse porous polystyrene particles as template | |
| CN108793210A (zh) | 一种大孔氧化铝及其制备方法 | |
| JP2002241124A (ja) | メソポーラスシリカ、メソポーラスシリカ複合体及びそれらの製造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| TR01 | Transfer of patent right | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20230830 Address after: 100728 No. 22 North Main Street, Chaoyang District, Beijing, Chaoyangmen Patentee after: CHINA PETROLEUM & CHEMICAL Corp. Patentee after: Sinopec (Dalian) Petrochemical Research Institute Co.,Ltd. Address before: 100728 No. 22 North Main Street, Chaoyang District, Beijing, Chaoyangmen Patentee before: CHINA PETROLEUM & CHEMICAL Corp. Patentee before: DALIAN RESEARCH INSTITUTE OF PETROLEUM AND PETROCHEMICALS, SINOPEC Corp. |