一種條狀晶粒薄水鋁石的制備方法技術

一種條狀晶粒薄水鋁石的制備方法，包括將C3～C7的醇鋁在水/醇鋁摩爾比為3～6，80～100℃條件下水解，將水解得到的漿液置于密閉的容器中，于60～250℃，壓力為0.2～1.0MPa的條件下老化2～72小時，將老化后漿液干燥。該法能夠減少條狀薄水鋁石晶粒的聚集，工藝簡單，成本低，適合大規(guī)模生產。

【技術實現(xiàn)步驟摘要】
一種條狀晶粒薄水鋁石的制備方法
本專利技術為一種水合氧化鋁的制備方法，具體的說，是一種條狀晶粒薄水鋁石的制備方法。
技術介紹
氧化鋁由于具有多種類型晶型，且各種晶型又具有不同的物性而被廣泛應用于電子、化工、醫(yī)藥、機械、航空航天、冶金等領域。常見的氧化鋁晶型包括γ-，θ-，η-，κ-，δ-，α-等，其中α-氧化鋁由于具有熔點高(可達2050℃)，耐熱性強，耐腐蝕性和耐磨性優(yōu)良，廣泛用于工程和功能陶瓷，集成電路的基板，高強度材料，耐磨材料，耐火材料等領域；而γ-氧化鋁具有多孔高分散、高比表面、良好的吸附性和表面酸性，且價廉易得等優(yōu)點，常被作為加氫、脫氫、脫硫和裂化等石油化工中的催化劑載體，是工業(yè)上使用最普遍的催化劑載體之一。氧化鋁雖然具有多種晶型，多種不同用途，但是其前驅物都是氫氧化鋁，前驅物的結晶形態(tài)，水含量，脫水條件等都會影響氧化鋁的物性。氫氧化鋁本身也包含多種不同的晶型，其中擬薄水鋁石和薄水鋁石作為最重要的氧化鋁前驅物，其合成研究一直受到極大的重視。薄水鋁石可以經過熱處理得到γ-氧化鋁，薄水鋁石向γ-氧化鋁的轉化是一個結構中原子短程重排的拓撲過程，因而γ-氧化鋁的物化性質及顆粒形貌取決于其前驅物薄水鋁石的結晶結構、顆粒大小及孔隙率。如何通過控制前驅物氫氧化鋁(擬薄水鋁石或薄水鋁石)的晶體結構，得到符合要求具有特定物性的γ-氧化鋁，一直是許多研究的重點。薄水鋁石或擬薄水鋁石依據合成條件不同，可以得到針狀、棒狀、塊狀、條狀等呈現(xiàn)不同晶粒形貌的產品，如何通過控制氫氧化鋁的合成條件，得到特定晶型的產物，是合成工作的難點和重點。JournalofAmericanceramicSociety(1991，74(6)，1303～1307)報道了在烷氧基鋁中加入HCl溶液酸化后，在150℃進行水解，制得晶型呈針狀的薄水鋁石，通過改變初始的HCl濃度和改變加入的酸溶液的量，制得晶粒長度為100～500nm的薄水鋁石。該方法優(yōu)選采用兩種醇鋁的混合物作為原料，且兩種醇鋁的摩爾比為1：1，水解過程的加水量相對每摩爾AlOOH過量0.14mol。USP3357791公開了一種制備膠體粒徑的單水氧化鋁的方法，該法用濃度小于0.6w％的乙酸溶液對醇鋁水解制備纖維狀薄水鋁石及擬薄水鋁石，所得產品純度高，易分散。JournalofPhysicalchemistry(2005，109(9)，3868～3872)采用異丙醇鋁作為原料，將異丙醇鋁的無水乙醇溶液在含水4w％的乙醇中水解，所得的混合物繼續(xù)反應15小時得到粘稠液體，再于600℃焙燒4小時，得到棒狀的γ-氧化鋁，所用水量少，但由于大量的醇在焙燒過程被消耗，這一過程顯然不具備大規(guī)模生產的經濟可行性。MaterialsLetters(2007,61,3758～3761)以異丙醇鋁為原料，在攪拌條件下在異丙醇鋁的異丙醇溶液中，加入含水12w％的異丙醇溶液，在劇烈攪拌下進行水解，生成凝膠，向凝膠中加入甲苯，再于不銹鋼高壓釜中處理20小時，得到的產物經離心分離，再用乙醇洗滌，于40℃真空干燥6小時，可得到片狀晶粒薄水鋁石。這一過程較為繁瑣，且加入的甲苯需要分離，產物需要經乙醇洗滌，成本較高且難于實現(xiàn)大規(guī)模生產
技術實現(xiàn)思路
本專利技術的目的是提供一種條狀晶粒薄水鋁石的制備方法，該法能夠減少條狀薄水鋁石晶粒的聚集，工藝簡單，成本低，適合大規(guī)模生產。本專利技術提供的條狀晶粒薄水鋁石的制備方法，包括將C3～C7的醇鋁在水/醇鋁摩爾比為3～6，80～100℃條件下水解，將水解得到的漿液置于密閉的容器中，于60～250℃，壓力為0.2～1.0MPa的條件下老化2～72小時，將老化后漿液干燥。本專利技術方法采用醇鋁水解制備條狀晶粒的薄水鋁石，水解產物不分離醇直接老化、干燥，方法簡單，且制得的薄水鋁石晶粒分散更加均勻。附圖說明圖1～6為本專利技術方法制備的條狀晶粒薄水鋁石的TEM圖。圖7為對比例1制備的分離醇后干燥所得的條狀晶粒薄水鋁石的TEM圖。圖8～9為對比例2、3制備的片狀晶粒薄水鋁石的TEM圖。具體實施方式本專利技術提供的條狀晶粒薄水鋁石在醇鋁水解自身產生的醇存在下進行醇相老化和干燥制得，無需外加老化介質，老化在加壓下進行，控制老化溫度和時間，即生成條狀晶粒的薄水鋁石漿液，所得漿液不分離醇，直接在含醇條件下干燥得到條狀晶粒薄水鋁石，干燥過程中揮發(fā)的醇通過冷凝回收。由本專利技術所得的條狀晶粒薄水鋁石制備的γ-氧化鋁具有較大的比表面積、集中的孔分布和較大的最可幾孔直徑。本專利技術方法中，所述的醇鋁即為烷氧基鋁。醇鋁水解過程可將醇鋁向水中滴加，也可以將水向醇鋁中滴加，還可以將醇鋁和水同時向水解反應器中滴加，無論采用何種滴加形式，水解的溫度優(yōu)選為90～100℃，水/醇鋁摩爾比優(yōu)選控制為4～6。上述水解過程，可以在中性環(huán)境下進行，也可以加入酸調節(jié)漿液pH值為3.5～6.0，使水解在酸性環(huán)境下進行；也可在水解得到的漿液中加入酸調節(jié)漿液pH值，然后再進行老化。加入的酸可為無機酸或有機酸。無機酸優(yōu)選硝酸或鹽酸，有機酸優(yōu)選甲酸、乙酸或丙酸。為了保證水解反應均勻進行，醇鋁水解優(yōu)選在攪拌下進行，攪拌轉速優(yōu)選為40～1000rpm、更優(yōu)選100～600rpm。所述水解所得漿液不分離醇，直接進行老化，所述老化過程在密閉容器中加壓進行。老化溫度優(yōu)選90～210℃、更優(yōu)選100～180℃，壓力優(yōu)選0.2～0.8MPa。壓力可為高溫下水汽蒸發(fā)產生的自生壓力，優(yōu)選向漿液中充入氮氣至所需壓力。老化時間優(yōu)選3～48小時。老化可不在攪拌下進行，優(yōu)選在攪拌下進行，攪拌轉速優(yōu)選為40～1000rpm、更優(yōu)選100～600rpm。本專利技術方法老化后所得漿液不分離水解產生的醇，直接進行干燥。含醇薄水鋁石漿液的干燥采用常規(guī)干燥方法，如箱式干燥、噴霧干燥及減壓閃蒸干燥，優(yōu)選噴霧干燥。干燥過程中產生的醇蒸汽經冷凝后回收，以便循環(huán)利用。本專利技術將老化后漿液進行干燥的溫度優(yōu)選為100～150℃。本專利技術所述的C3～C7的醇鋁優(yōu)選為異丙醇鋁、正丁醇鋁、戊醇鋁、己醇鋁或庚醇鋁，所述的己醇鋁優(yōu)選正己醇鋁。所述的醇鋁優(yōu)選由金屬鋁與C3～C7的醇反應合成，反應時控制C3～C7的醇與金屬鋁的摩爾比為3～16：1、優(yōu)選3～8：1。在醇鋁合成過程中，醇的加入方式為逐步加入，先加入少量醇引發(fā)反應，然后再逐步加入剩余的醇，在生成的醇鋁的自催化作用下進行反應。反應溫度為40～200℃、優(yōu)選50～180℃。上述醇鋁合成過程中，使用的金屬鋁優(yōu)選鋁屑、鋁粉、鋁豆或鋁錠，優(yōu)選鋁屑和/或鋁粉。金屬鋁的純度大于99.0％、優(yōu)選大于99.5％，這樣可以保證產品雜質含量低，減少過濾雜質的步驟。制備醇鋁所用的C3～C7的醇優(yōu)選為異丙醇、正丁醇、戊醇、己醇或庚醇，所述的己醇優(yōu)選正己醇。本專利技術方法制備的條狀晶粒薄水鋁石晶粒的寬為2～6nm、長為10～107nm。本專利技術制備的條狀晶粒薄水鋁石經成型、焙燒后即得γ-氧化鋁。所述成型方法可為擠條成型或滴球成型，焙燒溫度為300～750℃，優(yōu)選500～700℃。焙燒時間為0.5～24h，優(yōu)選2～8h。由本專利技術方法制得的條狀晶粒薄水鋁石得到的γ-氧化鋁，比表面積、孔體積相對較大，用氮氣吸附(BET)法測定的孔體積為0.6～2.0mL/g，孔徑分布集中，具有9～20nm的較大最可幾孔直徑本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種條狀晶粒薄水鋁石的制備方法，包括將C3～C7的醇鋁在水/醇鋁摩爾比為3～6，80～100℃條件下水解，將水解得到的漿液置于密閉的容器中，于60～250℃，壓力為0.2～1.0MPa的條件下老化2～72小時，將老化后漿液干燥。

【技術特征摘要】
1.一種條狀晶粒薄水鋁石的制備方法，包括將C3～C7的醇鋁在水/醇鋁摩爾比為3～6，80～100℃條件下水解，將水解得到的漿液置于密閉的容器中，于60～250℃，壓力為0.2～1.0MPa的條件下老化2～72小時，將老化后漿液直接干燥。2.按照權利要求1所述的方法，其特征在于醇鋁水解過程在攪拌下進行，攪拌速率為40～1000rpm。3.按照權利要求1所述的方法，其特征在于在水解過程中或水解得到的漿液中加入酸，調節(jié)漿液pH值為3.5～6.0，再進行老化。4.按照權利要求1所述的方法，其特征在于漿液老化溫度為90～210℃。5.按照權利要求1所述的方法，其特征在于老化過程所需壓力為蒸汽自生壓力或者充入氮氣至所需...

【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：楊彥鵬，馬愛增，蔡迎春，
申請(專利權)人：中國石油化工股份有限公司，中國石油化工股份有限公司石油化工科學研究院，
類型：發(fā)明
國別省市：北京;11