本發(fā)明涉及三維納米花狀勃姆石的制備方法，具體涉及一種制備三維花狀勃姆石的無(wú)模板混合溶劑熱法。

背景技術(shù)：

勃姆石又稱(chēng)軟水鋁石，分子式是γ-AlOOH，其在工業(yè)上應(yīng)用廣泛，可以被用作催化劑，阻燃劑，吸附劑等。勃姆石的宏觀性質(zhì)與其粒度和形貌有很大關(guān)系。納米尺度的勃姆石因其特殊的性質(zhì)而備受關(guān)注。除了控制勃姆石的粒度以外，制備不同形貌的勃姆石也是材料合成的一個(gè)熱點(diǎn)?，F(xiàn)有的勃姆石具有纖維狀、針狀、管狀、棒狀等一維結(jié)構(gòu)，片狀、帶狀等二維結(jié)構(gòu)，還有一維、二維結(jié)構(gòu)所組成的束狀、花狀、球狀、紡錘狀、哈密瓜狀等三維結(jié)構(gòu)。三維結(jié)構(gòu)勃姆石由于具有納米尺度的結(jié)構(gòu)單元和微米及以上尺度的整體形貌，以及微、納米尺度的偶合效應(yīng)和協(xié)同效應(yīng)，使其具有高表面能和特殊表面性質(zhì)的同時(shí)，可防止液相團(tuán)聚，且可改善其在生產(chǎn)和應(yīng)用時(shí)的分離和回收。基于三維結(jié)構(gòu)勃姆石的優(yōu)良特性，很多研究人員將研究重點(diǎn)放在了三維結(jié)構(gòu)的勃姆石上。

現(xiàn)有合成三維結(jié)構(gòu)勃姆石的主要方法有水熱法、溶劑熱法和混合溶劑熱法。合成三維結(jié)構(gòu)勃姆石的主要原料組成有：以氯化鋁、硝酸鋁、硫酸鋁、鋁酸鈉中的一種或幾種為鋁源，以尿素或氫氧化鈉為沉淀劑，以聚苯乙烯-嵌段-聚丙烯酸羥基乙酯、十六烷基三甲基溴化銨、聚丙烯酸鈉、一水合檸檬酸等為軟模板或不加入模板劑，以水、有機(jī)溶劑或水與有機(jī)溶劑的混合物為溶劑。吳秀勇^[1]采用水熱法，以硝酸鋁為鋁源，尿素為沉淀劑，聚苯乙烯-嵌段-聚丙烯酸羥基乙酯為軟模板，合成了三維片狀聚集體形貌的勃姆石超細(xì)粉體；Liu Ye ^[2]采用水熱法，以氯化鋁為鋁源，氫氧化鈉為沉淀劑，十六烷基三甲基溴化銨（CTAB）為軟模板，合成了三維花狀勃姆石粉體。雖然軟模板的加入可以獲得形貌良好、比表面積大的產(chǎn)品，但是軟模板的去除需要合適的溶劑或在高溫下煅燒，并且軟模板去除后會(huì)影響產(chǎn)品的形貌，除此之外，軟模板大都采用有毒的表面活性劑，基于此采用無(wú)模板的綠色環(huán)保合成方法成為三維結(jié)構(gòu)勃姆石制備的必然選擇。

參考文獻(xiàn)

[1] 吳秀勇.一種制備均分散層狀結(jié)構(gòu)勃姆石超細(xì)粉體的方法:中國(guó),CN201310096073.0[P].2014.12.24

[2] Liu Y,et al.Hydrothermal synthesis of microscale boehmite and gamma nanoleaves alumina[J]. Materials Letters, 2008,62(8):1297-1301。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，本發(fā)明提供一種制備三維花狀勃姆石的無(wú)模板混合溶劑熱法。本發(fā)明的技術(shù)方案為：

一種制備三維花狀勃姆石的無(wú)模板混合溶劑熱法，包括以下步驟：

將氯化鋁與去離子水混合均勻得到氯化鋁溶液；

將氫氧化鈉與去離子水混合均勻得到氫氧化鈉溶液；

將氯化鋁溶液與氫氧化鈉溶液混合均勻得到堿性懸浮液；

將堿性懸浮液中滴加無(wú)水乙醇，并攪拌12~24h；

將Al³⁺-乙醇混合液于140~180℃密閉反應(yīng)6~12h；

將反應(yīng)物冷卻至室溫，分離出沉淀物，依次洗滌、干燥，得到三維花狀勃姆石。

上述方法中，所述氯化鋁溶液中Al³⁺濃度為0.1~0.3mol/L。

上述方法中，所述氫氧化鈉溶液的濃度為1.8~2.2mol/L，用量以氫氧化鈉與氯化鋁的摩爾比為（18~20）:5計(jì)。

上述方法中，所述無(wú)水乙醇與堿性懸浮液的體積比為1:1。

上述方法中，所述干燥條件為：干燥溫度為90~110℃，干燥時(shí)間為5~7h。

本發(fā)明的有益效果在于：首先，本發(fā)明在制備三維花狀勃姆石的過(guò)程中未添加有毒有害的表面活性劑，并且制備過(guò)程也不會(huì)產(chǎn)生任何有毒有害物質(zhì)，屬于一種綠色環(huán)保工藝；其次，本發(fā)明制備的三維花狀勃姆石純度高，晶型好，花狀形貌完整；最后，本發(fā)明的反應(yīng)溫度低、時(shí)間短、工藝簡(jiǎn)單、成本低廉。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例1的三維花狀勃姆石的掃描電鏡照片，其中a圖為產(chǎn)品放大20000倍的掃描電鏡照片，b圖為產(chǎn)品放大5000倍的掃描電鏡照片。

圖2是本發(fā)明實(shí)施例1的三維花狀勃姆石的XRD譜圖。

圖3是本發(fā)明實(shí)施例2的三維花狀勃姆石的掃描電鏡照片. 其中a圖為產(chǎn)品放大50000倍的掃描電鏡照片，b圖為產(chǎn)品放大5000倍的掃描電鏡照片。

圖4是本發(fā)明實(shí)施例3的三維花狀勃姆石的掃描電鏡照片，其中a圖為產(chǎn)品放大20000倍的掃描電鏡照片，b圖為產(chǎn)品放大2000倍掃描電鏡照片。

圖5是本發(fā)明實(shí)施例4的三維花狀勃姆石的掃描電鏡照片，其中a圖為產(chǎn)品放大20000倍的掃描電鏡照片，b圖為產(chǎn)品放大5000倍的掃描電鏡照片。

圖6是本發(fā)明實(shí)施例5的三維花狀勃姆石的掃描電鏡照片，其中a圖為產(chǎn)品放大20000倍的掃描電鏡照片，b圖為產(chǎn)品放大5000倍的掃描電鏡照片。

圖7是本發(fā)明實(shí)施例6的三維花狀勃姆石的掃描電鏡照片，其中a圖為產(chǎn)品放大30000倍的掃描電鏡照片，b圖為產(chǎn)品放大5000倍的掃描電鏡照片。

圖8是本發(fā)明實(shí)施例7的三維花狀勃姆石的掃描電鏡照片，其中a圖為產(chǎn)品放大30000倍的掃描電鏡照片，b圖為產(chǎn)品放大5000倍的掃描電鏡照片。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，所述是對(duì)本發(fā)明的解釋而不是限定。

實(shí)施例1

一種制備三維花狀勃姆石的無(wú)模板混合溶劑熱法，包括以下步驟：

（1）將氯化鋁與去離子水混合均勻得到Al³⁺濃度為0.2mol/L的氯化鋁溶液；

（2）將氯化鋁溶液與濃度為2.0mol/L的氫氧化鈉溶液混合均勻，其中氫氧化鈉與氯化鋁的摩爾比為19:5，得到堿性懸浮液；

（3）將堿性懸浮液中滴加無(wú)水乙醇，并攪拌24h，其中無(wú)水乙醇與堿性懸浮液的體積比為1:1；

（4）將Al³⁺-乙醇混合液在聚四氟乙烯內(nèi)膽的反應(yīng)釜于160℃密閉反應(yīng)12h；

（5）將反應(yīng)物冷卻至室溫，分離出沉淀物，用去離子水和無(wú)水乙醇反復(fù)洗滌數(shù)次、100℃干燥6h，得到三維花狀勃姆石。

本實(shí)施例制備的三維花狀勃姆石的掃描電鏡照片和XRD圖分別如圖1和2所示，圖1a顯示勃姆石顆粒呈三維花型，并且三維花型結(jié)構(gòu)由長(zhǎng)度3~4um，寬度1~1.5um，厚度40~60nm的納米片交織而成。圖1b顯示三維花型勃姆石的尺寸分布在3~9um。圖2顯示本實(shí)施例的產(chǎn)物為γ-AlOOH結(jié)構(gòu)（JCPDS card no.83-2384），即勃姆石結(jié)構(gòu)，并且純度非常高。

實(shí)施例2

一種制備三維花狀勃姆石的無(wú)模板混合溶劑熱法，包括以下步驟：

（1）將氯化鋁與去離子水混合均勻得到Al³⁺濃度為0.2mol/L的氯化鋁溶液；

（2）將氯化鋁溶液與濃度為1.9mol/L的氫氧化鈉溶液混合均勻，其中氫氧化鈉與氯化鋁的摩爾比為18:5，得到堿性懸浮液；

（3）將堿性懸浮液中滴加無(wú)水乙醇，并攪拌20h，其中無(wú)水乙醇與堿性懸浮液的體積比為1:1；

（4）將Al³⁺-乙醇混合液在聚四氟乙烯內(nèi)膽的反應(yīng)釜于170℃密閉反應(yīng)12h；

（5）將反應(yīng)物冷卻至室溫，分離出沉淀物，用去離子水和無(wú)水乙醇反復(fù)洗滌數(shù)次、90℃干燥7h，得到三維花狀勃姆石。

本實(shí)施例制備的三維花狀勃姆石的掃描電鏡照片如圖3所示，圖3a顯示勃姆石顆粒呈三維花型，并且三維花型結(jié)構(gòu)由長(zhǎng)度200~500nm，寬度0.15~0.3um，厚度15~20nm的納米片交織而成。圖3b顯示三維花型勃姆石的尺寸分布在1~4um。本實(shí)施例制備的三維花狀勃姆石的XRD圖同實(shí)施例1的圖2，顯示,產(chǎn)物為γ-AlOOH結(jié)構(gòu)（JCPDS card no.83-2384），即勃姆石結(jié)構(gòu)，并且純度非常高。

實(shí)施例3

一種制備三維花狀勃姆石的無(wú)模板混合溶劑熱法，包括以下步驟：

（1）將氯化鋁與去離子水混合均勻得到Al³⁺濃度為0.2mol/L的氯化鋁溶液；

（2）將氯化鋁溶液與濃度為2.1mol/L的氫氧化鈉溶液混合均勻，其中氫氧化鈉與氯化鋁的摩爾比為20:5，得到堿性懸浮液；

（3）將堿性懸浮液中滴加無(wú)水乙醇，并攪拌24h，其中無(wú)水乙醇與堿性懸浮液的體積比為1:1；

（4）將Al³⁺-乙醇混合液在聚四氟乙烯內(nèi)膽的反應(yīng)釜于160℃密閉反應(yīng)12h；

（5）將反應(yīng)物冷卻至室溫，分離出沉淀物，用去離子水和無(wú)水乙醇反復(fù)洗滌數(shù)次、110℃干燥5h，得到三維花狀勃姆石。

本實(shí)施例制備的三維花狀勃姆石的掃描電鏡照片如圖4所示，圖4a顯示勃姆石顆粒呈三維花型，并且三維花型結(jié)構(gòu)由長(zhǎng)度4~8um，寬度1.5~2um，厚度50~100nm的納米片交織而成。圖4b顯示三維花型勃姆石的尺寸分布在5~20um。本實(shí)施例制備的三維花狀勃姆石的XRD圖同實(shí)施例1的圖2，顯示,產(chǎn)物為γ-AlOOH結(jié)構(gòu)（JCPDS card no.83-2384），即勃姆石結(jié)構(gòu)，并且純度非常高。

實(shí)施例4

一種制備三維花狀勃姆石的無(wú)模板混合溶劑熱法，包括以下步驟：

（1）將氯化鋁與去離子水混合均勻得到Al³⁺濃度為0.2mol/L的氯化鋁溶液；

（2）將氯化鋁溶液與濃度為2.0mol/L的氫氧化鈉溶液混合均勻，其中氫氧化鈉與氯化鋁的摩爾比為19:5，得到堿性懸浮液；

（3）將堿性懸浮液中滴加無(wú)水乙醇，并攪拌18h，其中無(wú)水乙醇與堿性懸浮液的體積比為1:1；

（4）將Al³⁺-乙醇混合液在聚四氟乙烯內(nèi)膽的反應(yīng)釜于160℃密閉反應(yīng)6h；

（5）將反應(yīng)物冷卻至室溫，分離出沉淀物，用去離子水和無(wú)水乙醇反復(fù)洗滌數(shù)次、100℃干燥6h，得到三維花狀勃姆石。

本實(shí)施例制備的三維花狀勃姆石的掃描電鏡照片如圖5所示，圖5a顯示勃姆石顆粒呈三維花型，并且三維花型結(jié)構(gòu)由長(zhǎng)度3~4um，寬度1.5~2um，厚度45~75nm的納米片交織而成。圖5b顯示三維花型勃姆石的尺寸分布在4~7um。本實(shí)施例制備的三維花狀勃姆石的XRD圖同實(shí)施例1的圖2，顯示,產(chǎn)物為γ-AlOOH結(jié)構(gòu)（JCPDS card no.83-2384），即勃姆石結(jié)構(gòu)，并且純度非常高。

實(shí)施例5

一種制備三維花狀勃姆石的無(wú)模板混合溶劑熱法，包括以下步驟：

（1）將氯化鋁與去離子水混合均勻得到Al³⁺濃度為0.2mol/L的氯化鋁溶液；

（2）將氯化鋁溶液與濃度為2.0mol/L的氫氧化鈉溶液混合均勻，其中氫氧化鈉與氯化鋁的摩爾比為19:5，得到堿性懸浮液；

（3）將堿性懸浮液中滴加無(wú)水乙醇，并攪拌16h，其中無(wú)水乙醇與堿性懸浮液的體積比為1:1；

（4）將Al³⁺-乙醇混合液在聚四氟乙烯內(nèi)膽的反應(yīng)釜于160℃密閉反應(yīng)9h；

（5）將反應(yīng)物冷卻至室溫，分離出沉淀物，用去離子水和無(wú)水乙醇反復(fù)洗滌數(shù)次、100℃干燥6h，得到三維花狀勃姆石。

本實(shí)施例制備的三維花狀勃姆石的掃描電鏡照片如圖6所示，圖6a顯示勃姆石顆粒呈三維花型，并且三維花型結(jié)構(gòu)由長(zhǎng)度1~3um，寬度1~1.5um，厚度35~60nm的納米片交織而成。圖6b顯示三維花型勃姆石的尺寸分布在2~7um。本實(shí)施例制備的三維花狀勃姆石的XRD圖同實(shí)施例1的圖2，顯示,產(chǎn)物為γ-AlOOH結(jié)構(gòu)（JCPDS card no.83-2384），即勃姆石結(jié)構(gòu)，并且純度非常高。

實(shí)施例6

一種制備三維花狀勃姆石的無(wú)模板混合溶劑熱法，包括以下步驟：

（1）將氯化鋁與去離子水混合均勻得到Al³⁺濃度為0.3mol/L的氯化鋁溶液；

（2）將氯化鋁溶液與濃度為2.0mol/L的氫氧化鈉溶液混合均勻，其中氫氧化鈉與氯化鋁的摩爾比為19:5，得到堿性懸浮液；

（3）將堿性懸浮液中滴加無(wú)水乙醇，并攪拌16h，其中無(wú)水乙醇與堿性懸浮液的體積比為1:1；

（4）將Al³⁺-乙醇混合液在聚四氟乙烯內(nèi)膽的反應(yīng)釜于160℃密閉反應(yīng)12h；

（5）將反應(yīng)物冷卻至室溫，分離出沉淀物，用去離子水和無(wú)水乙醇反復(fù)洗滌數(shù)次、110℃干燥5h，得到三維花狀勃姆石。

本實(shí)施例制備的三維花狀勃姆石的掃描電鏡照片如圖7所示，圖7a顯示勃姆石顆粒呈三維花型，并且三維花型結(jié)構(gòu)由長(zhǎng)度1~2um，寬度0.5~1um，厚度15~25nm的納米片交織而成。圖7b顯示三維花型勃姆石的尺寸分布在2~7um。本實(shí)施例制備的三維花狀勃姆石的XRD圖同實(shí)施例1的圖2，顯示,產(chǎn)物為γ-AlOOH結(jié)構(gòu)（JCPDS card no.83-2384），即勃姆石結(jié)構(gòu)，并且純度非常高。

實(shí)施例7

一種制備三維花狀勃姆石的無(wú)模板混合溶劑熱法，包括以下步驟：

（1）將氯化鋁與去離子水混合均勻得到Al³⁺濃度為0.15mol/L的氯化鋁溶液；

（2）將氯化鋁溶液與濃度為2.0mol/L的氫氧化鈉溶液混合均勻，其中氫氧化鈉與氯化鋁的摩爾比為19:5，得到堿性懸浮液；

（3）將堿性懸浮液中滴加無(wú)水乙醇，并攪拌16h，其中無(wú)水乙醇與堿性懸浮液的體積比為1:1；

（4）將Al³⁺-乙醇混合液在聚四氟乙烯內(nèi)膽的反應(yīng)釜于160℃密閉反應(yīng)12h；

（5）將反應(yīng)物冷卻至室溫，分離出沉淀物，用去離子水和無(wú)水乙醇反復(fù)洗滌數(shù)次、110℃干燥5h，得到三維花狀勃姆石。

本實(shí)施例制備的三維花狀勃姆石的掃描電鏡照片如圖8所示，圖8a顯示勃姆石顆粒呈三維花型，并且三維花型結(jié)構(gòu)由長(zhǎng)度0.5~1um，寬度0.2~0.4um，厚度20~40nm的納米片交織而成。圖8b顯示三維花型勃姆石的尺寸分布在2~5um。本實(shí)施例制備的三維花狀勃姆石的XRD圖同實(shí)施例1的圖2，顯示,產(chǎn)物為γ-AlOOH結(jié)構(gòu)（JCPDS card no.83-2384），即勃姆石結(jié)構(gòu)，并且純度非常高。