CN111646492A - 一种γ-氧化铝纳米纤维及其制备方法 - Google Patents

一种γ-氧化铝纳米纤维及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种γ‑氧化铝纳米纤维及其制备方法，属于化工材料制备技术领域。本发明通过串联的第一膜分散微反应器和第二膜分散微反应器将分散相溶液中的分散相在微孔膜的作用下分散成无数微小且均匀的液滴进入流动相通道，传质效率高，流动相和分散相的反应完全，能够有效提高反应体系内的过饱和度均一性，在以氢氧化铝悬浊液作为流动相的循环过程中，流动相中的固相能够促进异质形核，新相依附于已有颗粒表面，生成各向异性的纤维状γ‑氧化铝，进而提高其大孔比例。实施例的结果表明，本发明制备的γ‑氧化铝纳米纤维的堆积密度为0.16～0.23g/cm3，比表面积为285～570m2/g，孔容为1.2～1.92cm3/g。

Description

一种γ-氧化铝纳米纤维及其制备方法
技术领域
本发明涉及化工材料制备技术领域，尤其涉及一种γ-氧化铝纳米纤维及其制备方法。
背景技术
γ-氧化铝是一种十分重要的功能无机材料，其具有较高的热稳定性、化学稳定性、高比表面积和吸附能力等，被广泛用作吸附材料、催化剂和催化剂载体等。在石化行业中，γ-氧化铝可以作为催化裂化、催化重整、加氢处理、加氢异构、渣油加氢、低碳烃类脱氢等过程的催化剂载体，尤其是催化裂化和渣油加氢过程要求氧化铝载体具有高孔容和高比表面积。γ-氧化铝晶体主要有纤维状和颗粒状两种形态，沿某一晶面定向生长而成的纤维状氧化铝堆积密度更小、孔容更大、活性吸附位点更多且催化效率更高，相对于各向同性的颗粒在实际应用中更具优势。
目前，常用的制备γ-氧化铝纳米纤维的方法有溶胶-凝胶法和沉淀法，溶胶凝胶法是利用有机或无机铝盐水解得到氢氧化铝溶胶，然后经浓缩、干燥和焙烧后得到γ-氧化铝，但该方法存在成本高、有机铝源或氨气污染环境等问题。因此，沉淀法是工业上最为常用的一种方法，沉淀法的步骤包括由铝盐和沉淀剂反应生成氢氧化铝前驱体，然后经洗涤、干燥和煅烧过程得到γ-氧化铝。然而，由于传统反应釜混合效率低，导致溶液体系过饱和度不均一，使所制备的γ-氧化铝纳米纤维孔容较小，比表面积低。
发明内容
本发明的目的在于提供一种γ-氧化铝纳米纤维及其制备方法，该方法制备的γ-氧化铝纳米纤维的孔容大，比表面积高。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供了一种γ-氧化铝纳米纤维的制备方法，包括以下步骤：
将第一分散相溶液通过第一膜分散微反应器分散于流动相中，得到分散相溶液；
以所述分散相溶液作为流动相，将第二分散相溶液通过第二膜分散微反应器分散于所述分散相溶液中，进行沉淀反应，得到氢氧化铝悬浊液；
将所述氢氧化铝悬浊液作为流动相，依次循环进行所述第一分散相溶液和第二分散相溶液的分散过程，直至流动相的体积增加至初始值的3～5倍，得到氢氧化铝前驱体；
将所述氢氧化铝前驱体依次进行老化和煅烧，得到γ-氧化铝纳米纤维；
所述第一膜分散微反应器和第二膜分散微反应器串联连接，所述第一膜分散微反应器和第二膜分散微反应器的连通管道内流通有流动相；
所述第一分散相溶液为硫酸铝水溶液或偏铝酸钠水溶液，所述第二分散相水溶液为硫酸铝水溶液或偏铝酸钠水溶液；当所述第一分散相溶液为硫酸铝水溶液时，所述第二分散相水溶液为偏铝酸钠水溶液，当所述第一分散相水溶液为偏铝酸钠水溶液时，所述第二分散相水溶液为硫酸铝水溶液。
优选的，所述硫酸铝水溶液的浓度为0.125～0.625mol/L，所述偏铝酸钠水溶液的浓度为0.5～2.5mol/L；所述硫酸铝水溶液和偏铝酸钠水溶液的温度独立为20～90℃。
优选的，所述偏铝酸钠水溶液中的偏铝酸钠和硫酸铝水溶液中的硫酸铝的摩尔比为(2～6):1。
优选的，所述偏铝酸钠水溶液的流量为4～50mL/min，所述硫酸铝水溶液的流量为4～50mL/min。
优选的，所述流动相的流量为50～400mL/min。
优选的，所述第一膜分散微反应器和第二膜分散微反应器所用多孔膜的微孔直径独立为5～100μm。
优选的，所述氢氧化铝悬浊液的温度为20～90℃，所述氢氧化铝悬浊液的固含量为0～6％，且不为零。
优选的，所述老化的温度为20～90℃，时间为0～2h。
优选的，所述煅烧的温度为200～1100℃，时间为1～8h。
本发明提供了上述技术方案所述制备方法制备得到的γ-氧化铝纳米纤维，所述γ-氧化铝纳米纤维的堆积密度为0.16～0.23g/cm3，比表面积为285～570m2/g，孔容为1.2～1.92cm3/g。
本发明提供了一种γ-氧化铝纳米纤维的制备方法，包括以下步骤：将第一分散相溶液通过第一膜分散微反应器分散于流动相中，得到分散相溶液；以所述分散相溶液作为流动相，将第二分散相溶液通过第二膜分散微反应器分散于所述分散相溶液中，进行沉淀反应，得到氢氧化铝悬浊液；将所述氢氧化铝悬浊液作为流动相，依次循环进行所述第一分散相溶液和第二分散相溶液的分散过程，直至流动相的体积增加至初始值的3～5倍，得到氢氧化铝前驱体；将所述氢氧化铝前驱体依次进行老化和煅烧，得到γ-氧化铝纳米纤维；所述第一膜分散微反应器和第二膜分散微反应器串联连接，所述第一膜分散微反应器和第二膜分散微反应器的连通管道内流通有流动相；所述第一分散相溶液为硫酸铝水溶液或偏铝酸钠水溶液，所述第二分散相水溶液为硫酸铝水溶液或偏铝酸钠水溶液；当所述第一分散相溶液为硫酸铝水溶液时，所述第二分散相水溶液为偏铝酸钠水溶液，当所述第一分散相水溶液为偏铝酸钠水溶液时，所述第二分散相水溶液为硫酸铝水溶液。
本发明通过两个串联的第一膜分散微反应器和第二膜分散微反应器将分散相水溶液(偏铝酸钠水溶液和硫酸铝水溶液)中的分散相在膜分散微反应器中微孔膜的作用下分散成无数微小且均匀的液滴进入流动相通道，快速分布在流动相中，传质效率高，流动相和分散相的反应完全，能够有效提高反应体系内的过饱和度均一性，在以氢氧化铝悬浊液作为流动相的循环过程中，流动相中的固相能够促进异质形核过程，新相依附于已有颗粒表面，可以定向生长成大长径比、各向异性的纤维状γ-氧化铝，进而提高其大孔比例。实施例的结果表明，本发明制备的γ-氧化铝纳米纤维的堆积密度为0.16～0.23g/cm3，比表面积为285～570m2/g，孔容为1.2～1.92cm3/g。
采用本发明的方法制备γ-氧化铝纳米纤维，原料来源广泛、成本低，易于放大，操作简便；且整个过程不涉及有机溶剂或表面活性剂，绿色环保，适于工业化生产。
附图说明
图1为本发明所述γ-氧化铝纳米纤维的制备工艺流程图；
图2为实施例1制备的γ-氧化铝纳米纤维的TEM图；
图3为实施例2制备的γ-氧化铝纳米纤维的TEM图；
图4为实施例3制备的γ-氧化铝纳米纤维的TEM图；
图5为实施例4制备的γ-氧化铝纳米纤维的TEM图。
具体实施方式
本发明提供了一种γ-氧化铝纳米纤维的制备方法，包括以下步骤：
将第一分散相溶液通过第一膜分散微反应器分散于流动相中，得到分散相溶液；
以所述分散相溶液作为流动相，将第二分散相溶液通过第二膜分散微反应器分散于所述分散相溶液中，进行沉淀反应，得到氢氧化铝悬浊液；
将所述氢氧化铝悬浊液作为流动相，依次循环进行所述第一分散相溶液和第二分散相溶液的分散过程，直至流动相的体积增加至初始值的3～5倍，得到氢氧化铝前驱体；
将所述氢氧化铝前驱体依次进行老化和煅烧，得到γ-氧化铝纳米纤维；
所述第一膜分散微反应器和第二膜分散微反应器串联连接，所述第一膜分散微反应器和第二膜分散微反应器的连通管道内流通有流动相；
所述第一分散相溶液为硫酸铝水溶液或偏铝酸钠水溶液，所述第二分散相水溶液为硫酸铝水溶液或偏铝酸钠水溶液；当所述第一分散相溶液为硫酸铝水溶液时，所述第二分散相水溶液为偏铝酸钠水溶液，当所述第一分散相水溶液为偏铝酸钠水溶液时，所述第二分散相水溶液为硫酸铝水溶液。
在本发明中，若无特殊说明，所需制备原料均为本领域技术人员熟知的市售商品。
本发明将第一分散相溶液通过第一膜分散微反应器分散于流动相中，得到分散相溶液；以所述分散相溶液作为流动相，将第二分散相溶液通过第二膜分散微反应器分散于所述分散相溶液中，进行沉淀反应，得到氢氧化铝悬浊液。在本发明中，所述第一分散相溶液为硫酸铝水溶液或偏铝酸钠水溶液，所述第二分散相水溶液为硫酸铝水溶液或偏铝酸钠水溶液。在本发明中，当所述第一分散相溶液为硫酸铝水溶液时，所述第二分散相水溶液为偏铝酸钠水溶液，当所述第一分散相水溶液为偏铝酸钠水溶液时，所述第二分散相水溶液为硫酸铝水溶液。
在本发明中，所述硫酸铝水溶液的浓度优选为0.125～0.625mol/L，更优选为0.20～0.60mol/L，进一步优选为0.30～0.50mol/L，所述偏铝酸钠水溶液的浓度优选为0.5～2.5mol/L，更优选为1.0～2.0mol/L，进一步优选为1.2～1.6mol/L；所述硫酸铝水溶液和偏铝酸钠水溶液的温度独立优选为20～90℃，更优选为30～80℃，进一步优选为50～60℃。本发明通过控制所述硫酸铝水溶液和偏铝酸钠水溶液的温度能够适当降低混合液的过饱和度，提高分子扩散速率，促使晶核沿着能量最低方向生长成为大长径比纤维。本发明对所述硫酸铝水溶液和偏铝酸钠水溶液的配制过程没有特殊的限定，按照本领域熟知的过程进行配制即可。在本发明中，所述偏铝酸钠水溶液中的偏铝酸钠和硫酸铝水溶液中的硫酸铝的摩尔比优选为(2～6):1，更优选为(3～5):1。
在本发明中，所述偏铝酸钠水溶液的流量优选为4～50mL/min，更优选为10～40mL/min，进一步优选为20～30mL/min，所述硫酸铝水溶液的流量优选为4～50mL/min，更优选为10～40mL/min，进一步优选为20～30mL/min；本发明通过控制所述偏铝酸钠水溶液和硫酸铝水溶液的流量，能够保证流动相通道内的强混合作用，也能够避免氢氧化铝悬浊液的固含量过大而堵塞膜分散微反应器。
在本发明中，所述第一膜分散微反应器和第二膜分散微反应器所用多孔膜的微孔直径独立优选为5～100μm，更优选为20～80μm，进一步优选为50～60μm。本发明对所述第一膜分散微反应器和第二膜分散微反应器的其他结构没有特殊的限定，本领域熟知结构的膜分散微反应器即可。
在本发明中，所述第一膜分散微反应器和第二膜分散微反应器串联连接，所述第一膜分散微反应器和第二膜分散微反应器的连通管道内流通有流动相。
在本发明中，将第一分散相溶液通过第一膜分散微反应器分散于流动相中的过程中，所述流动相优选为纯水，本发明利用纯水作为流动相促进第一分散相溶液在连通管道内的流通。在本发明中，随着后续反应的进行，流动相的组成根据流通管道内的实际成分而逐渐发生变化。在本发明中，所述流动相的流量优选为50～400mL/min，更优选为100～300mL/min，进一步优选为150～250mL/min。在本发明中，所述第一膜分散微反应器和第二膜分散微反应器的串联管路上优选设置有搅拌釜和齿轮泵(如图1所示)，所述搅拌釜能够促进流动相中溶质混合均匀。本发明对所述搅拌釜及其转速没有特殊的限定，能够将流动相中的溶质混合均匀即可。本发明利用所述齿轮泵推动流动相流动，保证流动相在较大流量下流动，大幅提升混合强度。本发明对所述齿轮泵没有特殊的限定，本领域熟知的齿轮泵即可。
本发明通过两个串联的第一膜分散微反应器和第二膜分散微反应器将分散相水溶液(偏铝酸钠水溶液和硫酸铝水溶液)中的分散相在膜分散微反应器中微孔膜的作用下分散成无数微小且均匀的液滴进入流动相通道，快速分布在流动相中，传质效率高，偏铝酸钠和硫酸铝的反应完全，能够有效提高反应体系内的过饱和度均一性，在以氢氧化铝悬浊液作为流动相的循环过程中，流动相中的固相能够促进异质形核过程，新相依附于已有颗粒表面，可以定向生长成大长径比、各向异性的纤维状γ-氧化铝，进而提高其大孔比例。
本发明采用两个分散相分别进料于两个串联的膜分散微反应器中，并且采用同一流动相在串联的膜分散微反应器中进行循环反应，能够显著提高反应的转化率；此外，本发明首先以纯水作反应的流动相(底水)，随着反应进行，流动相逐渐转化为氢氧化铝悬浊液浆料，相当于对分散相原料进行了稀释，能够降低过饱和度，避免爆炸性成核和各向同向生长成为颗粒，促进纤维形貌的形成，提高孔容孔径；再有，采用两个反应器串联，其中的流动相可以使用流量更大的齿轮泵推动，混合强度更高，过饱和度更均一，利于纤维生长。
本发明优选在平流泵产生的压差的作用下将所述第一分散相溶液通过第一膜分散微反应器分散于流动相中；本发明对所述平流泵及其操作过程没有特殊的限定，按照本领域熟知的过程进行即可。本发明优选在平流泵产生的压差的作用下将所述第二分散相溶液通过第二膜分散微反应器分散于所述分散相溶液中；本发明对所述平流泵及其操作过程没有特殊的限定，按照本领域熟知的过程进行即可。
在所述沉淀反应过程中，偏铝酸钠和硫酸铝快速反应，生成纤维状、疏松的氢氧化铝，得到氢氧化铝悬浊液。
得到氢氧化铝悬浊液后，本发明将所述氢氧化铝悬浊液作为流动相，依次循环进行所述第一分散相溶液和第二分散相溶液的分散过程，直至流动相的体积增加至初始值的3～5倍，得到氢氧化铝前驱体。本发明以氢氧化铝悬浊液作为流动相在第一膜分散微反应器和第二膜分散微反应器的串联连通管道内流通，依次将第一分散相溶液分散于流动相中，与氢氧化铝悬浊液混合，然后将第二分散相溶液分散于流动相中，与氢氧化铝悬浊液混合，第一分散相溶液和第二分散相溶液发生沉淀反应，继续生成氢氧化铝，增加氢氧化铝悬浊液的固含量，再以新的氢氧化铝悬浊液作为流动相，以此循环进行第一分散相溶液和第二分散相溶液的分散过程，氢氧化铝悬浊液的固含量不断上升。在本发明中，所述氢氧化铝悬浊液的温度优选为20～90℃，更优选为30～80℃，进一步优选为60～80℃，本发明通过控制氢氧化铝悬浊液的温度，能够适当降低过饱和度，提高分子扩散速率，促使晶核沿着能量最低方向生长成为大长径比纤维。在本发明中，所述氢氧化铝悬浊液的固含量优选为0～6％且不为零，更优选为2～5％，进一步优选为3～4％。
在以氢氧化铝悬浊液作为流动相后，本发明依次循环进行所述第一分散相溶液和第二分散相溶液的分散过程，在循环过程中，硫酸铝水溶液和偏铝酸钠水溶液分别与流动相混合，生成氢氧化铝，逐渐提高流动相中氢氧化铝悬浊液的固含量，直至流动相的体积增加至初始值的3～5倍，得到氢氧化铝前驱体。
得到氢氧化铝前驱体后，本发明将所述氢氧化铝前驱体取出，依次进行老化和煅烧，得到γ-氧化铝纳米纤维。在本发明中，所述老化的温度优选为20～90℃，更优选为30～60℃，进一步优选为40～50℃，时间优选为0～2h，更优选为0.5～1.5h。在所述老化过程中，γ-氧化铝晶型得以完善，短纤维溶解或生长，形成大长径比纳米纤维。
完成所述老化后，本发明优选将所得产物体系依次进行固液分离、洗涤和干燥，然后将所得产物进行煅烧。本发明对所述固液分离的过程没有特殊的限定，采用本领域熟知的过程进行即可；所述洗涤用试剂优选为去离子水；本发明对所述干燥的过程没有特殊的限定，按照本领域熟知的过程进行即可。在本发明中，所述煅烧的温度优选为200～1100℃，更优选为300～900℃，进一步优选为500～800℃，时间优选为1～8h，更优选为2～6h，进一步优选为3～5h。在所述煅烧过程中，氢氧化铝转变为氧化铝。
本发明提供了上述技术方案所述制备方法制备得到的γ-氧化铝纳米纤维，所述γ-氧化铝纳米纤维的堆积密度为0.16～0.23g/cm3，比表面积为285～570m2/g，孔容为1.2～1.92cm3/g。
图1为本发明所述γ-氧化铝纳米纤维的制备工艺流程图，如图1所示，本发明将硫酸铝水溶液和偏铝酸钠水溶液分别作为第一膜分散微反应器和第二膜分散微反应器的分散相，分别通过平流泵将硫酸铝水溶液和偏铝酸钠水溶液泵入第一膜分散微反应器或第二膜分散微反应器中，在齿轮泵推动流动相流动的情况下，进行沉淀反应，得到氢氧化铝悬浊液，同时利用搅拌釜促进流动相中的溶质混合均匀，持续泵入硫酸铝水溶液和偏铝酸钠水溶液，循环进行沉淀反应，最终得到氢氧化铝前驱体。
下面将结合本发明中的实施例，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
在80℃条件下，配制摩尔浓度为0.44mol/L的硫酸铝水溶液和摩尔浓度为2.00mol/L的偏铝酸钠水溶液，在平流泵的压差作用下，将硫酸铝水溶液以15mL/min的流量通过第一膜分散微反应器(所用多孔膜的微孔直径为15μm)，进入连通管道的流动相(纯水300mL，流量为244mL/min)中，得到分散相溶液；
以所述分散相溶液作为流动相(流量为259mL/min)，将偏铝酸钠水溶液以21mL/min的流量通过第二膜分散微反应器(所用多孔膜的微孔直径为15μm)进入流动相中，进行沉淀反应，得到氢氧化铝悬浊液(温度为80℃，固含量为5.2％)；
以所述氢氧化铝悬浊液作为流动相(流量为280mL/min)，依次循环通入所述硫酸铝水溶液和偏铝酸钠水溶液，直至流动相的体积达到920mL，得到氢氧化铝前驱体；
在上述整个过程中，开启齿轮泵推动流动相流动，开启搅拌釜将流动相中的偏铝酸钠和/或硫酸铝混合均匀；
将所述氢氧化铝前驱体经80℃、30min老化后，固液分离、水洗、干燥，在600℃煅烧3h，得到γ-氧化铝纳米纤维。
表征及性能测试
1)对实施例1制备的γ-氧化铝纳米纤维进行TEM表征，结果见图2，由图2可以看出，实施例1制备的是长度为30～70nm，平均直径为4.0nm的γ-氧化铝纳米纤维。
2)采用粉体振实密度仪、BJH氮气脱附和BET方法对本实施例制备的γ-氧化铝纳米纤维进行结构测试，结果表明，其堆积密度为0.23g/mL，比表面积为338.5m2/g，孔容为1.36mL/g。
实施例2
在80℃条件下，配制摩尔浓度为0.125mol/L的硫酸铝水溶液和摩尔浓度为0.50mol/L的偏铝酸钠水溶液，在平流泵的压差作用下，将硫酸铝水溶液以30mL/min的流量通过第一膜分散微反应器(所用多孔膜的微孔直径为15μm)，进入连通管道的流动相(纯水，体积为300mL，流量为189mL/min)中，得到分散相溶液；
以所述分散相溶液作为流动相(流量为219mL/min)，将偏铝酸钠水溶液以26mL/min的流量通过第二膜分散微反应器(所用多孔膜的微孔直径为15μm)进入流动相中，进行沉淀反应，得到氢氧化铝悬浊液(温度为80℃，固含量为1.4％)；
以所述氢氧化铝悬浊液作为流动相(流量为245mL/min)，依次循环通入所述硫酸铝水溶液和偏铝酸钠水溶液，直至流动相的体积为1120mL，得到氢氧化铝前驱体；
在上述整个过程中，开启齿轮泵推动流动相流动，开启搅拌釜将流动相中的偏铝酸钠和/或硫酸铝混合均匀；
将所述氢氧化铝前驱体经80℃、30min老化后，固液分离、水洗、干燥，在600℃煅烧3h，得到γ-氧化铝纳米纤维。
表征及性能测试
1)对实施例2制备的γ-氧化铝纳米纤维进行TEM表征，结果见图3，由图3可以看出，本实施例制备的是长度为20～60nm，平均直径为2.5nm的γ-氧化铝纳米纤维。
2)采用粉体振实密度仪、BJH氮气脱附和BET方法对本实施例制备的γ-氧化铝纳米纤维进行结构测试，结果表明，其堆积密度为0.16g/mL，比表面积为569.6m2/g，孔容为1.92mL/g。
实施例3
在80℃条件下，配制摩尔浓度为0.125mol/L的硫酸铝水溶液和摩尔浓度为0.5mol/L的偏铝酸钠水溶液，在平流泵的压差作用下，将硫酸铝水溶液以15mL/min的流量通过第一膜分散微反应器(所用多孔膜的微孔直径为15μm)，进入连通管道的流动相(纯水，体积为300mL，流量为252mL/min)中，得到分散相溶液；
以所述分散相溶液作为流动相(流量为267mL/min)，将偏铝酸钠水溶液以13mL/min的流量通过第二膜分散微反应器(所用多孔膜的微孔直径为15μm)进入流动相中，进行沉淀反应，得到氢氧化铝悬浊液(温度为80℃，固含量为1.5％)；
以所述氢氧化铝悬浊液作为流动相(流量为280mL/min)，依次循环通入所述硫酸铝水溶液和偏铝酸钠水溶液，直至流动相的体积达到1084mL，得到氢氧化铝前驱体；
在上述整个过程中，开启齿轮泵推动流动相流动，开启搅拌釜将流动相中的偏铝酸钠和/或硫酸铝混合均匀；
将所述氢氧化铝前驱体经80℃、30min老化后，固液分离、水洗、干燥，在600℃煅烧3h，得到γ-氧化铝纳米纤维。
表征及性能测试
1)对实施例3制备的γ-氧化铝纳米纤维进行TEM表征，结果见图4，由图4可以看出，本实施例制备的是长度为30～90nm，平均直径为3.4nm的γ-氧化铝纳米纤维。
2)采用粉体振实密度仪、BJH氮气脱附和BET方法对本实施例制备的γ-氧化铝纳米纤维进行结构测试，结果表明，其堆积密度为0.17g/mL，比表面积为285.8m2/g，孔容为1.29mL/g。
实施例4
在80℃条件下，配制摩尔浓度为0.25mol/L的硫酸铝水溶液和摩尔浓度为1.00mol/L的偏铝酸钠水溶液，在平流泵的压差作用下，将硫酸铝水溶液以15mL/min的流量通过第一膜分散微反应器(所用多孔膜的微孔直径为15μm)，进入连通管道的流动相(纯水，体积为300mL，流量为216.5mL/min)中，得到分散相溶液；
以所述分散相溶液作为流动相(流量为231.5mL/min)，将偏铝酸钠水溶液以13.5mL/min的流量通过第二膜分散微反应器(所用多孔膜的微孔直径为15μm)进入流动相中，进行沉淀反应，得到氢氧化铝悬浊液(温度为80℃，固含量为2.5％)；
以所述氢氧化铝悬浊液作为流动相(流量为245mL/min)，依次循环通入所述硫酸铝水溶液和偏铝酸钠水溶液，直至流动相的体积达到900mL，得到氢氧化铝前驱体；
在上述整个过程中，开启齿轮泵推动流动相流动，开启搅拌釜将流动相中的偏铝酸钠和/或硫酸铝混合均匀；
将所述氢氧化铝前驱体经80℃、30min老化后，固液分离、水洗、干燥，在600℃煅烧3h，得到γ-氧化铝纳米纤维。
表征及性能测试
1)对实施例4制备的γ-氧化铝纳米纤维进行TEM表征，结果见图5，由图5可以看出，本实施例制备的是长度为25～80nm，平均直径为2.5nm的γ-氧化铝纳米纤维。
2)采用粉体振实密度仪、BJH氮气脱附和BET方法对本实施例制备的γ-氧化铝纳米纤维进行结构测试，结果表明，其堆积密度为0.18g/mL，比表面积为345.9m2/g，孔容为1.27mL/g。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种γ-氧化铝纳米纤维的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将第一分散相溶液通过第一膜分散微反应器分散于流动相中，得到分散相溶液；
以所述分散相溶液作为流动相，将第二分散相溶液通过第二膜分散微反应器分散于所述分散相溶液中，进行沉淀反应，得到氢氧化铝悬浊液；
将所述氢氧化铝悬浊液作为流动相，依次循环进行所述第一分散相溶液和第二分散相溶液的分散过程，直至流动相的体积增加至初始值的3～5倍，得到氢氧化铝前驱体；
将所述氢氧化铝前驱体依次进行老化和煅烧，得到γ-氧化铝纳米纤维；
所述第一膜分散微反应器和第二膜分散微反应器串联连接，所述第一膜分散微反应器和第二膜分散微反应器的连通管道内流通有流动相；
所述第一分散相溶液为硫酸铝水溶液或偏铝酸钠水溶液，所述第二分散相水溶液为硫酸铝水溶液或偏铝酸钠水溶液；当所述第一分散相溶液为硫酸铝水溶液时，所述第二分散相水溶液为偏铝酸钠水溶液，当所述第一分散相水溶液为偏铝酸钠水溶液时，所述第二分散相水溶液为硫酸铝水溶液。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述硫酸铝水溶液的浓度为0.125～0.625mol/L，所述偏铝酸钠水溶液的浓度为0.5～2.5mol/L；所述硫酸铝水溶液和偏铝酸钠水溶液的温度独立为20～90℃。
3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述偏铝酸钠水溶液中的偏铝酸钠和硫酸铝水溶液中的硫酸铝的摩尔比为(2～6):1。
4.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述偏铝酸钠水溶液的流量为4～50mL/min，所述硫酸铝水溶液的流量为4～50mL/min。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述流动相的流量为50～400mL/min。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述第一膜分散微反应器和第二膜分散微反应器所用多孔膜的微孔直径独立为5～100μm。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述氢氧化铝悬浊液的温度为20～90℃，所述氢氧化铝悬浊液的固含量为0～6％，且不为零。
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述老化的温度为20～90℃，时间为0～2h。
9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述煅烧的温度为200～1100℃，时间为1～8h。
10.权利要求1～9任一项所述制备方法制备得到的γ-氧化铝纳米纤维，其特征在于，所述γ-氧化铝纳米纤维的堆积密度为0.16～0.23g/cm3，比表面积为285～570m2/g，孔容为1.2～1.92cm3/g。
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