CN114853039A - 一种高比表面积高孔容拟薄水铝石及其制备方法 - Google Patents

一种高比表面积高孔容拟薄水铝石及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN114853039A
CN114853039A CN202210567085.6A CN202210567085A CN114853039A CN 114853039 A CN114853039 A CN 114853039A CN 202210567085 A CN202210567085 A CN 202210567085A CN 114853039 A CN114853039 A CN 114853039A
Authority
CN
China
Prior art keywords
surface area
boehmite
specific surface
pseudo
pore volume
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.)
Pending
Application number
CN202210567085.6A
Other languages
English (en)
Inventor
冯俊婷
李殿卿
吕威
王倩
冯拥军
贺宇飞
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Beijing University of Chemical Technology
Original Assignee
Beijing University of Chemical Technology
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Beijing University of Chemical Technology filed Critical Beijing University of Chemical Technology
Priority to CN202210567085.6A priority Critical patent/CN114853039A/zh
Publication of CN114853039A publication Critical patent/CN114853039A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01FCOMPOUNDS OF THE METALS BERYLLIUM, MAGNESIUM, ALUMINIUM, CALCIUM, STRONTIUM, BARIUM, RADIUM, THORIUM, OR OF THE RARE-EARTH METALS
    • C01F7/00Compounds of aluminium
    • C01F7/02Aluminium oxide; Aluminium hydroxide; Aluminates
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01PINDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2002/00Crystal-structural characteristics
    • C01P2002/70Crystal-structural characteristics defined by measured X-ray, neutron or electron diffraction data
    • C01P2002/72Crystal-structural characteristics defined by measured X-ray, neutron or electron diffraction data by d-values or two theta-values, e.g. as X-ray diagram
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01PINDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2004/00Particle morphology
    • C01P2004/60Particles characterised by their size
    • C01P2004/64Nanometer sized, i.e. from 1-100 nanometer
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01PINDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2006/00Physical properties of inorganic compounds
    • C01P2006/12Surface area
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01PINDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2006/00Physical properties of inorganic compounds
    • C01P2006/14Pore volume
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01PINDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2006/00Physical properties of inorganic compounds
    • C01P2006/16Pore diameter
    • C01P2006/17Pore diameter distribution
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/50Improvements relating to the production of bulk chemicals
    • Y02P20/52Improvements relating to the production of bulk chemicals using catalysts, e.g. selective catalysts

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Compounds Of Alkaline-Earth Elements, Aluminum Or Rare-Earth Metals (AREA)

Abstract

本发明提供了一种高比表面积高孔容拟薄水铝石及其制备方法,所采用的方法是双铝法,即将偏铝酸盐和铝盐溶液混合,使其成核、老化得到拟薄水铝石。本发明的特点是通过正交实验探究出的成核pH、成核时间、老化温度等条件能显著提高薄水铝石的比表面积和孔容,此外,还发现通过改善洗涤条件,使用小分子的醇和水交替洗涤产物能更显著提高薄水铝石的比表面积和孔容;得到比表面积为400‑500m2/g,孔容为0.8‑1.2cm3/g的拟薄水铝石,远高于现有双铝法制备的拟薄水铝石的比表面积和孔容。

Description

一种高比表面积高孔容拟薄水铝石及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种高比表面积高孔容的拟薄水铝石制备方法,属于化工材料合成领域。
背景技术
工业催化中,Al2O3是一种常用的金属催化剂载体,其孔结构对催化性能具有重要影响。拟薄水铝石(AlOOH·nH2O)是制备Al2O3的重要前驱体材料,一般比表面积在200-300m2/g,孔容在0.6cm3/g以下。如何提高拟薄水铝石的比表面积和孔容一直是科学家探索研究的方向。伍燕辉等在硝酸法制备拟薄水铝石研究——成胶条件的影响,同济大学学报,2003,37(7): 878-882中发现温度影响产物的结晶度,反应时间影响晶粒大小;最终在成核温度为55℃, pH=7的条件下制得比表面积<430m2/g,孔容<0.7cm3/g的拟薄水铝石。该硝酸法的缺陷是反应条件范围窄,不易掌控,且生成的拟薄水铝石样品存在明显的硬团聚现象。双铝法是近年来国内外科研人员广泛关注的制备高质量拟薄水铝石的方法,该方法以偏铝酸盐和铝盐为原料,反应条件温和,步骤简单,产物晶相纯,杂质含量少,是工业生产较为理想的方法。刘文洁等在硫酸铝制备拟薄水铝石过程研究,石油炼制与化工,2016,47(1):27-31中发现双铝法合成拟薄水铝石的过程中,成核pH、老化时间会影响比表面积和孔容,成核温度影响成核速率。最终在pH=8.5,成胶温度70℃,控制成胶时间为60min,老化时间为5min的条件下制备出的拟薄水铝石比表面积接近290m2/g,孔容接近0.8cm3/g。
本发明拟在双铝法的基础上,设计了一系列正交实验,探索制备更高比表面积和孔容拟薄水铝石的条件。
发明内容
本发明提供了一种高比表面积高孔容的拟薄水铝石制备方法。
本发明在双铝法基础上,通过系列正交实验研究了成核pH、成核温度、老化温度,老化时间及溶液浓度对拟薄水铝石的比表面积、孔容等孔结构的影响,探索制备更高比表面积和孔容等拟薄水铝石的条件。通过实验确定了相应的制备条件,并发现通过改善洗涤拟薄水铝石沉淀的条件,即利用小分子醇和水交替洗涤,能进一步提高拟薄水铝石的比表面积和孔容。
本发明提供的高比表面积高孔容拟薄水铝石的制备方法,具体制备步骤如下:
A.用去离子水配制浓度为2.0-2.8mol/L的偏铝酸盐溶液,再用去离子水配制等体积的铝盐溶液,浓度为0.30-0.56mol/L,且两种溶液中偏铝酸盐与铝盐的摩尔比控制在5.0-6.5范围内,通过抽滤除去两种盐溶液中的不溶性杂质;在50-80℃温度下,将两种溶液并流滴入反应器中,滴加速度为500-600mL/h,控制搅拌速度在500-800rpm,过程中用氨水调节溶液 pH=8-10,成胶时间为20-40min;滴完后于70-100℃水浴老化1-2h;
所述偏铝酸盐为KAlO2或NaAlO2,铝盐是Al2(SO4)3、Al(NO3)3、AlCl3中的一种。
B.将步骤A中老化后的溶液离心分离,滤出的沉淀物用去离子水和醇交替洗涤至洗液显中性,在80-120℃烘箱中干燥6-12h,得到拟薄水铝石粉末,表示为AlOOH·nH2O,其中 n=0.08-0.62;该拟薄水铝石比表面积为400-500m2/g,孔容为0.8-1.2cm3/g。
所述洗涤用的醇为甲醇、乙醇和乙二醇中的一种;
该制备方法的特点是:在双铝法的基础上,通过系列正交实验探究出较佳的成核pH、成核时间、老化温度和老化pH等条件,此外首次提出通过改善洗涤条件,使用小分子的醇和水交替洗涤产物,得到比表面积为400-500m2/g,孔容可达0.8-1.2cm3/g的拟薄水铝石。与文献报道的采用双铝法制备的拟薄水铝石相比,具有更大的比表面积和孔容。使用水和醇的交替洗涤沉淀物,醇在其中起到了类似扩孔剂的作用,在烘干后醇在样品中留下的孔会进一步提高拟薄水铝石的比表面积和孔容。
由图1的XRD谱图可以看出成功合成了拟薄水铝石;
由图2的拟薄水铝石氮气吸脱附曲线可以看出,所有样品吸附等温曲线均为IV型,且出现H3型滞后环,说明所制备的拟薄水铝石样品为介孔材料,且孔道均一。
由图3的拟薄水铝石孔径分布图可以看出主要孔的孔径大小均在5nm左右。
附图说明:
图1为实施例1-5制备的拟薄水铝石XRD谱图。样品1-5分别对应实施例1-5样品。
图2为实施例1-5制备的拟薄水铝石氮气吸脱附曲线。样品1-5分别对应实施例1-5样品。
图3为实施例1-5制备的拟薄水铝石孔径分布图。样品1-5分别对应实施例1-5样品。
具体实施方式:
实施例1
A.将59.016g NaAlO2和79.969g Al2(SO4)3·16H2O,用去离子水分别配置成300mL溶液,分别抽滤去除不溶性杂质。将抽滤后的溶液于65℃温度下并流滴入三颈烧瓶中,搅拌速度为500rpm,成胶时间为30min,过程中控制溶液pH=8.5,
B.将步骤A中的混合溶液于90℃老化1h,保持搅拌速度为500rpm,溶液pH=8.5;
C.将步骤B中老化后的溶液离心,用水和乙醇洗涤至中性,并放置在110℃烘箱中干燥至恒重,得到拟薄水铝石样品。
将所得拟薄水铝石样品在90℃,高纯氮气保护下预处理2h后,在装有液氮的冷阱内低温氮气洗脱附分析,结果为:比表面积491m2/g,孔容1.081cm3/g,平均孔径7.22nm;
实施例2
A.将59.016g NaAlO2和81.951g Al2(SO4)3·16H2O,用去离子水分别配置成300mL溶液,分别抽滤去除不溶性杂质。将抽滤后的溶液于70℃温度下并流滴入三颈烧瓶中,搅拌速度为 600rpm,成胶时间为30min,过程中控制溶液pH=9,
B.将步骤A中的混合溶液于70℃老化1h,保持搅拌速度为500rpm,溶液pH=9;
C.将步骤B中老化后的溶液离心,用水和乙醇洗涤至中性,并放置在100℃烘箱中干燥至恒重,得到拟薄水铝石样品。
按照实施例1的方法分析孔结构,结果为:比表面积497m2/g,孔容1.064cm3/g,平均孔径7.26nm;
实施例3
A.将56.546g NaAlO2和70.139g Al2(SO4)3·16H2O,用去离子水分别配置成300mL溶液,分别抽滤去除不溶性杂质。将抽滤后的溶液于75℃温度下并流滴入三颈烧瓶中,搅拌速度为 800rpm,成胶时间为30min,过程中控制溶液pH=9.5,
B.将步骤A中的混合溶液于80℃老化2h,保持搅拌速度为800rpm,溶液pH=9.5;
C.将步骤B中老化后的溶液离心,用水和乙醇洗涤至中性,并放置在90℃烘箱中干燥至恒重,得到拟薄水铝石样品。
按照实施例1的方法分析孔结构,结果为:比表面积418m2/g,孔容0.812cm3/g,平均孔径6.06nm;
实施例4
A.将63.146g NaAlO2和91.627g Al2(SO4)3·16H2O,用去离子水分别配置成300mL溶液,分别抽滤去除不溶性杂质。将抽滤后的溶液于80℃温度下并流滴入三颈烧瓶中,搅拌速度为 700rpm,成胶时间为30min,过程中控制溶液pH=8.5,
B.将步骤A中的混合溶液于85℃老化1h,保持搅拌速度为600rpm,溶液pH=8.5;
C.将步骤B中老化后的溶液离心,用水和乙醇洗涤至中性,并放置在120℃烘箱中干燥至恒重,得到拟薄水铝石样品。
按照实施例1的方法分析孔结构,结果为:比表面积465m2/g,孔容0.901cm3/g,平均孔径6.93nm;
实施例5
A.将59.016g NaAlO2和70.853g Al2(SO4)3·16H2O,用去离子水分别配置成300mL溶液,分别抽滤去除不溶性杂质。将抽滤后的溶液于55℃温度下并流滴入三颈烧瓶中,搅拌速度为 600rpm,成胶时间为30min,过程中控制溶液pH=10,
B.将步骤A中的混合溶液于75℃老化2h,保持搅拌速度为700rpm,溶液pH=10;
C.将步骤B中老化后的溶液离心,用水和乙醇洗涤至中性,并放置在110℃烘箱中干燥至恒重,得到拟薄水铝石样品。
按照实施例1的方法分析孔结构,结果为:比表面积460m2/g,孔容1.020cm3/g,平均孔径7.30nm。

Claims (2)

1.一种高比表面积高孔容拟薄水铝石的制备方法,其特征是按照如下步骤制备:
A.用去离子水配制浓度为2.0-2.8mol/L的偏铝酸盐溶液,再用去离子水配制等体积的铝盐溶液,浓度为0.30-0.56mol/L,且两种溶液中偏铝酸盐与铝盐的摩尔比控制在5.0~6.5范围内,通过抽滤除去两种盐溶液中的不溶性杂质;在50-80℃温度下,将两种溶液并流滴入反应器中,滴加速度为500-600mL/h,控制搅拌速度在500-800rpm,过程中用氨水调节溶液pH=8-10,成胶时间为20-40min;滴完后于70-100℃水浴老化1-2h;
所述偏铝酸盐为KAlO2或NaAlO2;铝盐是Al2(SO4)3、Al(NO3)3、AlCl3中的一种;
B.将步骤A老化后的溶液离心分离,滤出的沉淀物用去离子水和醇交替洗涤至洗液显中性,在80-120℃烘箱中干燥6-12h,得到拟薄水铝石粉末AlOOH·nH2O;所述洗涤用的醇为甲醇、乙醇和乙二醇中的一种。
2.一种根据权利要求1所述的方法制备的高比表面积高孔容拟薄水铝石,其特征是:所制备的拟薄水铝石粉末化学式为:AlOOH·nH2O,n=0.08-0.62,其比表面积为400-500m2/g,孔容为0.8-1.2cm3/g。
CN202210567085.6A 2022-05-24 2022-05-24 一种高比表面积高孔容拟薄水铝石及其制备方法 Pending CN114853039A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210567085.6A CN114853039A (zh) 2022-05-24 2022-05-24 一种高比表面积高孔容拟薄水铝石及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210567085.6A CN114853039A (zh) 2022-05-24 2022-05-24 一种高比表面积高孔容拟薄水铝石及其制备方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN114853039A true CN114853039A (zh) 2022-08-05

Family

ID=82639778

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202210567085.6A Pending CN114853039A (zh) 2022-05-24 2022-05-24 一种高比表面积高孔容拟薄水铝石及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN114853039A (zh)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103172097A (zh) * 2013-04-11 2013-06-26 北京化工大学 一种大比表面积拟薄水铝石及其制备方法和应用
CN106348325A (zh) * 2016-11-11 2017-01-25 清华大学 一种γ‑氧化铝及其制备方法
CN110127736A (zh) * 2019-05-28 2019-08-16 中国铝业股份有限公司 一种高黏大孔拟薄水铝石的制备方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103172097A (zh) * 2013-04-11 2013-06-26 北京化工大学 一种大比表面积拟薄水铝石及其制备方法和应用
CN106348325A (zh) * 2016-11-11 2017-01-25 清华大学 一种γ‑氧化铝及其制备方法
CN110127736A (zh) * 2019-05-28 2019-08-16 中国铝业股份有限公司 一种高黏大孔拟薄水铝石的制备方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11111255B1 (en) Zirconium-based metal-organic framework material UiO-66(Zr), rapid room-temperature preparation method and application thereof
Hu et al. Hierarchical Co/ZIF-8 as an efficient catalyst for cycloaddition of CO2 and epoxide
Gu et al. Unseeded organotemplate-free hydrothermal synthesis of heteroatomic MFI zeolite poly-nanocrystallites
CN111530409A (zh) 一种沸石咪唑骨架材料衍生的氮掺杂多孔碳材料及其制备方法
CN107185594B (zh) 一种Ni-Zn-K-Ru/MOF催化剂的制备方法
CN109250726B (zh) 一种ts-1沸石分子筛的合成方法
CN103896302A (zh) 一种硅分子筛及其制备方法
CN101993102A (zh) 一种无机合成有序介孔氧化铝的方法
CN101003378A (zh) 一种多级孔道β沸石的制备方法
CN109265704B (zh) 一种高效制备zif-8材料的方法
CN112642427B (zh) 一种金属m掺杂二氧化钛光催化剂及其在光催化固氮中的应用
CN112694109A (zh) 一种拟薄水铝石的制备方法
Lee et al. Microwave synthesis of a porous metal-organic framework, nickel (II) dihydroxyterephthalate and its catalytic properties in oxidation of cyclohexene
CN113617388A (zh) 基于多孔吡啶基共价有机框架的银纳米催化剂及其制备方法和应用
CN113135578B (zh) 一种硅锗isv沸石分子筛的制备方法
Luan et al. Sustainable one-pot preparation of fully crystalline shaped zeolite catalysts
CN114853039A (zh) 一种高比表面积高孔容拟薄水铝石及其制备方法
CN113289501A (zh) 一种纳米多孔碳陶瓷膜纳滤复合膜的制备方法
CN116003262B (zh) 一种n,n-二甲基苯胺的合成方法
Meng et al. Fast hydrothermal synthesis of hierarchical Sn-Beta zeolite with high Sn content in fluoride media
Yang et al. Simple one-pot synthesis of a mesoporous superacidic catalyst for the dehydration of glycerol to acrolein
CN108793120B (zh) 憎水性双mof基多孔碳材料的制备
CN114479098B (zh) 一种可控微介孔金属有机框架hkust-1材料及其制备方法和应用
CN106365140A (zh) 一种高导电性介孔炭的制备方法
CN114988428B (zh) 一种高硅铝比y型分子筛及其制备方法和应用

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
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20220805