RU2305659C2 - Способ получения аморфного мезопористого аэрогеля гидроксида алюминия со слоисто-волокнистой микроструктурой - Google Patents
Способ получения аморфного мезопористого аэрогеля гидроксида алюминия со слоисто-волокнистой микроструктурой Download PDFInfo
- Publication number
- RU2305659C2 RU2305659C2 RU2005127113/15A RU2005127113A RU2305659C2 RU 2305659 C2 RU2305659 C2 RU 2305659C2 RU 2005127113/15 A RU2005127113/15 A RU 2005127113/15A RU 2005127113 A RU2005127113 A RU 2005127113A RU 2305659 C2 RU2305659 C2 RU 2305659C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- aluminum
- aluminum hydroxide
- melt
- amorphous
- synthesis
- Prior art date
Links
Landscapes
- Compounds Of Alkaline-Earth Elements, Aluminum Or Rare-Earth Metals (AREA)
- Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
- Silicates, Zeolites, And Molecular Sieves (AREA)
Abstract
Изобретение относится к способам получения аморфного мезопористого гидроксида алюминия со слоисто-волокнистой микроструктурой и может быть использовано в керамической промышленности, производстве сорбентов, катализаторов и их носителей, а также теплоизоляционных, резинотехнических и некоторых полимерных материалов. Способ получения аморфного мезопористого аэрогеля гидроксида алюминия со слоисто-волокнистой микроструктурой включает проведение реакции синтеза аморфного гидроксида алюминия в герметичной емкости путем обработки галлий-алюминиевого расплава газовой смесью на основе инертного или малоактивного газа с водяным паром с содержанием пара 1-30 об.% при температуре 50-150°С. До реакции синтеза аморфного гидроксида алюминия проводят обработку галлий-алюминиевого расплава дистиллированной водой при массовом соотношении галлий-алюминиевый расплав: вода 100:1 и исходном содержании алюминия в галлий-алюминиевом расплаве 0,2-0,4 мас.%. Затем емкость герметизируют и во время реакции синтеза аморфного гидроксида алюминия осуществляют ввод газовой смеси под уровень галлий-алюминиевого расплава в пленочном режиме, обеспечивающем выход реагентов на поверхность расплава без образования пузырьков газовой смеси. Полученный аморфный аэрогель гидроксида алюминия подвергают термообработке на воздухе при температуре 300°С. Изобретение позволяет повысить качество полученного гидроксида алюминия. 1 табл.
Description
Изобретение относится к способам получения аморфного мезопористого гидроксида алюминия со слоисто-волокнистой микроструктурой и может быть использовано в керамической промышленности, производстве сорбентов, катализаторов и их носителей, а также теплоизоляционных, резинотехнических и некоторых полимерных материалов.
Известен способ получения аэрогеля оксида алюминия, основанный на обработке расплава Ga-Al с концентрацией алюминия (1-5)·10-3 мас.% газовой смесью на основе инертного или малоактивного газа, увлажненного водяным паром до 1-30 об.%, при температуре расплава 50-120°С в течение 2-100 ч. Полученный при этом аморфный аэрогель AlOOH подвергают термообработке на воздухе при температуре 300-900°С.
Патент РФ №2092437, МПК: C01F 7/02, опубл. 10.10.1997 г.
Описанный способ имеет недостатки, заключающиеся в низкой производительности получения аэрогеля AlOOH и сравнительно сложной организации процесса его синтеза. Это обусловлено, во-первых, ограничением верхнего предела исходного содержания алюминия в бинарном расплаве до 5-10-3 мас.%, во-вторых, низкой скоростью реакции превращения алюминия в аэрогель AlOOH, определяющей сравнительно низкую производительность процесса: до 100 ч при содержании водяного пара в окислительной смеси на уровне 1 об.% и не менее 2 ч при содержании пара в этой смеси 30 об.%. Кроме того, рассматриваемый способ предусматривает стадии вакуумирования реакционной емкости, усложняющие как технологический процесс, так и устройство для получения аэрогеля AlOOH.
Близким аналогом к предложенному техническому решению является способ получения аэрогеля оксида алюминия, заключающийся в проведения реакции синтеза аморфного гидрата оксида алюминия в герметичной емкости путем обработки галлий-алюминиевого расплава газовой смесью инертного или малоактивного газа с водяным паром с содержанием пара 1-30 об.% при 50-120°С с последующей термообработкой, при этом реакцию синтеза проводят в присутствии твердофазного трихлорида алюминия - кислоты Льюиса.
Патент РФ №2150429, МПК: C01F 7/42, опубл. 10.06.2000 г.
Недостаток такого способа связан с использованием вредных хлорсодержащих веществ (соляная кислота, хлорводород, хлор и др.) при проведении процесса, что приводит к необходимости применения дополнительного специального оборудования, к повышенной опасности для здоровья обслуживающего персонала и другим дополнительным трудностям.
Также следует отметить присущие обоим описанным способам недостатки, связанные с качеством синтезируемого аэрогеля оксида алюминия. В обоих способах получаемый материал, как правило, достаточно сильно загрязнен посторонними примесями - порошком оксида и гидроксида галлия, каплями жидкого галлия и др. Это обусловлено способом прохождения окислительной газовой смеси через расплав Ga-Al путем барботажа с пузырьковым режимом выхода газа на поверхность расплава. Именно это и является причиной сильного загрязнения синтезируемого аэрогеля AlOOH.
К техническому результату относится повышение качества полученного аморфного мезопористого гидроксида алюминия, а именно снижение нежелательных примесей в получаемом продукте и повышение производительности его выхода при синтезе аэрогеля гидроксида алюминия путем обеспечения ввода окислительно-газовой смеси под уровень галлий-алюминиевого расплава в пленочном режиме, обеспечивающем выход реагентов на поверхность расплава без образования пузырьков окислительно-газовой смеси.
Указанный технический результат достигается тем, что в способе получения аморфного мезопористого аэрогеля гидроксида оксида алюминия со слоисто-волокнистой микроструктурой, включающем проведение реакции синтеза аморфного гидрата алюминия в герметичной емкости путем обработки галлий-алюминиевого расплава газовой смесью на основе инертного или малоактивного газа с водяным паром, с содержанием пара 1-30 об.% при температуре 50-150°, предварительно до реакции синтеза проводят обработку галлий-алюминиевого расплава дистиллированной водой при массовом соотношении галлий-алюминиевый расплав:вода, равном 100:1, при исходном содержании алюминия в галлий-алюминиевом расплаве 0,2-0,4 мас.%, затем после герметизации емкости во время реакции синтеза аморфного гидроксида алюминия осуществляют ввод парогазовой смеси под уровень галлий-алюминиевого расплава в пленочном режиме, обеспечивающем выход реагентов на поверхность расплава без образования пузырьков парогазовой смеси, а термообработку полученного аморфного аэрогеля гидроксида алюминия осуществляют на воздухе при температуре 300°С.
Ввод газового реагента под уровень расплава с обеспечением его выхода на поверхность расплава в пленочном режиме (без образования пузырей) и предварительная обработка расплава Ga-Al дистиллированной водой до герметизации емкости являются основными факторами, благодаря которым проведение реакции образования аэрогеля гидрооксида алюминия оказывается более простым, производительность процесса возрастает, а качество получаемого продукта улучшается.
Синтез аэрогеля AlOOH по предложенному способу протекает в зависимости от содержания пара в газовой смеси и алюминия в расплаве Ga-Al следующим образом.
При слишком низком содержании водяного пара в газовой смеси (1-10 об.%) реакция аэрогелеобразования идет с низкой скоростью и процесс окисления расплава Ga-Al массой 2 кг с содержанием алюминия 0,2 мас.% может продолжаться от 40 до 300 часов. При обработке бинарного расплава газовой смесью с содержанием пара менее 1 об.% образования аэрогеля не происходит. При содержании водяного пара в газовой смеси более 30 об.% происходит существенное окисление галлия, вплоть до получения его стабильного оксида (Ga2О3). Содержание пара в газовой смеси 15-25 об.% оказалось оптимальным для проведения реакции аэрогелеобразования.
Содержание алюминия в расплаве галлия оказывает сильное влияние в основном на длительность процесса получения аэрогеля AlOOH и, в конечном счете, на количество синтезированного материала. При содержаниях алюминия в бинарном расплаве Ga-Al более 0,5 мас.% при проведении процесса селективного окисления снижается качество синтезируемого продукта (образцы более плотные, структура образцов сильно неоднородная). Относительно низкие содержания (менее 0,2 мас.%) в основном оказывают влияние лишь на количество синтезированного продукта. Оптимальным диапазоном исходных содержаний алюминия в расплаве Ga-Al оказался диапазон 0,2-0,4 мас.%.
При проведении процесса на воздухе происходит интенсивное окисление галлия, процесса формирования аэрогеля не наблюдается.
Обработка системы галлий-алюминий парогазовой окислительной смесью при температурах ниже 50°С не приводила к образованию аэрогеля. В случае ведения окисления расплава при температурах выше 150°С наблюдался в основном синтез Ga2O3.
Последующая термообработка аморфного аэрогеля AlOOH необходима для удаления с его поверхности связанных влаги и газов и получения продукта с заданным влагосодержанием. Термообработка при температурах менее 300°С практически не влияет на элементный состав аэрогеля, а осуществление термообработки при температурах выше 300°С ведет к частичной, а при более высоких и к полной потере аморфности аэрогеля AlOOH за счет фазовых преобразований в его микроструктуре.
ПРИМЕР. 200 мл дистиллированной воды залили в увлажнитель газа и загерметизировали. 20 кг смеси Ga и Al с содержанием алюминия 0,3 мас.% поместили в реакционную емкость. С помощью электрических нагревателей расплавили смесь металлов и довели ее температуру до 70-80°С, а температуру газовых трактов между увлажнителем газа и реакционной емкостью - до 85°С (для предотвращения конденсации влаги). Температуру увлажнителя поднимали до 60-70°С, что соответствовало влагосодержанию приблизительно 20-30 об.%. После завершения процесса растворения алюминия в жидком галлии провели обработку полученного расплава 200 мл дистиллированной воды и загерметизировали реакционную емкость.
Аргон из баллона после предварительной очистки подавали в увлажнитель газа, где он, поступая под уровень воды, насыщался парами влаги до концентрации, соответствующей насыщенному пару при заданной температуре увлажнителя. Газовая смесь Ar-H2O поступала в реакционную емкость через барботажное устройство, обеспечивающее плавное поступление парогазовой смеси под уровень расплава Ga-Al в пленочном режиме и выходе реагентов на поверхность расплава без образования пузырьков газовой смеси. В режиме пропускания парогазовой смеси через расплав в процессе нагрева увлажнителя наблюдали изменение содержания водорода в сбрасываемом после реакции газе от 0 до приблизительно 20 об.%. Достигнутый уровень содержания водорода наблюдался в течение приблизительно 21 час, после чего снизился до значений 0,1-0,2 об.% и более не возрастал, несмотря на поддерживаемое высокое влагосодержание. В отобранных пробах металла содержание алюминия снизилось до значений <10-4 мас.%. При проведении ревизии реакционной емкости были обнаружены на поверхности металла массивные грушевидные слегка опалесцирующие образования белого цвета. После их извлечения из реакционной емкости и термообработки на воздухе при 300°С полученный материал был разделен на несколько частей для проведения различных анализов и термических испытаний.
Исходный и термообработанный образцы аэрогеля подверглись рентгеноструктурным, электронномикроскопическим, теплофизическим и электрофизическим исследованиям. Результаты проведенных исследований приведены в таблице 1.
Предложенный в качестве изобретения способ получения аморфного мезопористого аэрогеля гидроксида алюминия со слоисто-волокнистой микроструктурой позволяет получить продукт высокого качества с низким содержанием в нем нежелательных примесей и повысить производительность его выхода.
Claims (1)
- Способ получения аморфного мезопористого аэрогеля гидроксида алюминия со слоисто-волокнистой микроструктурой, включающий проведение реакции синтеза аморфного гидроксида алюминия в герметичной емкости путем обработки галлий-алюминиевого расплава газовой смесью на основе инертного или малоактивного газа с водяным паром с содержанием пара 1-30 об.% при температуре 50-150°С, с последующей термообработкой, отличающийся тем, что предварительно до реакции синтеза аморфного гидроксида алюминия проводят обработку галлий-алюминиевого расплава дистиллированной водой при массовом соотношении галлий-алюминиевый расплав : вода, равном 100:1, при исходном содержании алюминия в галлий-алюминиевом расплаве 0,2-0,4 мас.%, затем после герметизации емкости во время реакции синтеза аморфного гидроксида алюминия осуществляют ввод газовой смеси под уровень галлий-алюминиевого расплава в пленочном режиме, обеспечивающем выход реагентов на поверхность расплава без образования пузырьков газовой смеси, а термообработку полученного аморфного аэрогеля гидроксида алюминия осуществляют на воздухе при температуре 300°С.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2005127113/15A RU2305659C2 (ru) | 2005-08-30 | 2005-08-30 | Способ получения аморфного мезопористого аэрогеля гидроксида алюминия со слоисто-волокнистой микроструктурой |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2005127113/15A RU2305659C2 (ru) | 2005-08-30 | 2005-08-30 | Способ получения аморфного мезопористого аэрогеля гидроксида алюминия со слоисто-волокнистой микроструктурой |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2005127113A RU2005127113A (ru) | 2007-03-10 |
| RU2305659C2 true RU2305659C2 (ru) | 2007-09-10 |
Family
ID=37992172
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2005127113/15A RU2305659C2 (ru) | 2005-08-30 | 2005-08-30 | Способ получения аморфного мезопористого аэрогеля гидроксида алюминия со слоисто-волокнистой микроструктурой |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2305659C2 (ru) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2534096C2 (ru) * | 2012-12-06 | 2014-11-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный научный центр Российской Федерации-Физико-энергетический институт имени А.И. Лейпунского" | Способ получения аморфного мезопористого аэрогеля гидроксида алюминия со слоисто-волокнистой ориентированной наноструктурой |
| RU2808200C1 (ru) * | 2022-12-13 | 2023-11-24 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Федеральный исследовательский центр химической физики им. Н.Н. Семенова Российской академии наук (ФИЦ ХФ РАН) | Способ получения фотокатализатора на основе высокопористого наноструктурированного монолитного оксида алюминия, инкрустированного неагломерированными квантовыми точками, и способ синтеза квантовых точек Zn0,5Cd0,5S |
-
2005
- 2005-08-30 RU RU2005127113/15A patent/RU2305659C2/ru not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2534096C2 (ru) * | 2012-12-06 | 2014-11-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный научный центр Российской Федерации-Физико-энергетический институт имени А.И. Лейпунского" | Способ получения аморфного мезопористого аэрогеля гидроксида алюминия со слоисто-волокнистой ориентированной наноструктурой |
| RU2808200C1 (ru) * | 2022-12-13 | 2023-11-24 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Федеральный исследовательский центр химической физики им. Н.Н. Семенова Российской академии наук (ФИЦ ХФ РАН) | Способ получения фотокатализатора на основе высокопористого наноструктурированного монолитного оксида алюминия, инкрустированного неагломерированными квантовыми точками, и способ синтеза квантовых точек Zn0,5Cd0,5S |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2005127113A (ru) | 2007-03-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Tang et al. | Synthetic routes and formation mechanisms of spherical boron nitride nanoparticles | |
| US6998104B2 (en) | Synthesis of mesoporous zeolite | |
| JP2003519066A (ja) | 高純度硫酸の製法 | |
| KR20060127408A (ko) | 난융 산화물 지지체 상부에 형성된 탄소나노튜브의 정제방법 | |
| EP0006070A1 (fr) | Procédé d'obtention d'alumine pure par attaque chlorhydrique de minerais alumineux et extraction des impuretés par un traitement sulfurique | |
| CN106477525B (zh) | 一种氯代反应尾气氯化氢脱氯气净化方法 | |
| Sliem et al. | Preparation, microstructure characterization and catalytic performance of Cu/ZnO and ZnO/Cu composite nanoparticles for liquid phase methanol synthesis | |
| RU2305659C2 (ru) | Способ получения аморфного мезопористого аэрогеля гидроксида алюминия со слоисто-волокнистой микроструктурой | |
| Da Silva et al. | CeO2-catalyzed ozonation of phenol | |
| JP2018131351A (ja) | 大気中ｃｏ２を回収して炭素を分離する方法 | |
| JPWO2018074009A1 (ja) | アンモニアを合成する方法、および、その装置 | |
| JP2013209284A (ja) | Ｚｓｍ−５の製造方法 | |
| JP5547870B2 (ja) | 金属ヒ素の回収方法 | |
| JP2010111550A (ja) | 高純度三塩化ホウ素及びその製造方法 | |
| CN106278916B (zh) | 一种甘氨酸铜的制备方法 | |
| JPH04318920A (ja) | 気相結晶成長装置 | |
| RU2150429C1 (ru) | Способ получения аэрогеля оксида алюминия | |
| RU2534096C2 (ru) | Способ получения аморфного мезопористого аэрогеля гидроксида алюминия со слоисто-волокнистой ориентированной наноструктурой | |
| JP3990029B2 (ja) | ジクロロシラン含量の減少したトリクロロシランの製造方法 | |
| Joseph et al. | Infrared spectroscopic and thermal studies of gel grown spherulitic crystals of iron tartrate | |
| RU2092437C1 (ru) | Способ получения аэрогеля оксида алюминия | |
| RU2039006C1 (ru) | Способ получения монооксида азота, катализатор для получения монооксида азота и способ приготовления катализатора для получения монооксида азота | |
| US1311175A (en) | Herbert h | |
| JP4426244B2 (ja) | カーボンナノチューブの製造方法および精製方法 | |
| CN85102099A (zh) | 改良氧化催化剂 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20070831 |
|
| PC4A | Invention patent assignment |
Effective date: 20080611 |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20080831 |