本發(fā)明涉及無(wú)機(jī)多孔材料，具體涉及一種孔徑集中分布高純度擬薄水鋁石及氧化鋁的制備方法。

背景技術(shù)：

1、純度大于99.99％的氧化鋁稱為高純氧化鋁，其作為高尖端領(lǐng)域的一類重要材料，在單晶藍(lán)寶石、發(fā)光材料、透明陶瓷、鋰電池隔膜等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，同時(shí)也是石油化工行業(yè)不可或缺的催化劑原料。近年來(lái)，隨著科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，對(duì)高純氧化鋁的性能提出了更高的要求，高純度的高純氧化鋁的物化性質(zhì)更為優(yōu)異，得到越來(lái)越多人的青睞。

2、擬薄水鋁石(alooh·nh2o，n＝0.08～0.62)是一種不完全結(jié)晶的水合氧化鋁，也被稱為假一水軟鋁石和一水合氧化鋁，是一種顆粒細(xì)小、呈現(xiàn)薄褶皺片層的氫氧化鋁，具有晶相純度高、比表面積大、膠溶性能好、含水態(tài)為觸變性凝膠的優(yōu)點(diǎn)，是制取活性氧化鋁的重要前驅(qū)體。不同類型的擬薄水鋁石孔徑范圍在3～20nm之間，孔容在0.3～1.6ml·g-1。小孔徑的擬薄水鋁石膠溶性能和黏結(jié)性能好，比表面積大，被廣泛用于分子篩和氧化鋁等諸多催化劑或載體黏結(jié)劑；大孔徑的擬薄水鋁石膠溶性能相對(duì)較差，但是大孔徑也方便分子的擴(kuò)散、雜質(zhì)的沉積等，更適合各種催化劑載體的使用。因其具備這些優(yōu)異性能，目前在石油加工、醫(yī)藥、汽車(chē)制造、環(huán)保行業(yè)、工業(yè)催化等領(lǐng)域已被廣泛應(yīng)用，是使用最廣泛的催化劑及其載體原料之一，工業(yè)上約占負(fù)載型催化劑的70％。對(duì)于由前驅(qū)體擬薄水鋁石制備得到的活性氧化鋁而言，其晶相、表面酸堿性、比表面積、孔結(jié)構(gòu)等性能很大程度上是由前驅(qū)體擬薄水鋁石的特性決定的，所以，獲的理想活性氧化鋁的前提是要制備出具有合適性能的擬薄水鋁石。

3、目前，我國(guó)主要采用無(wú)機(jī)鋁鹽法生產(chǎn)擬薄水鋁石和氧化鋁，獲得的產(chǎn)品因其孔結(jié)構(gòu)難以調(diào)控、純度較低，而無(wú)法滿足在催化等領(lǐng)域的應(yīng)用要求

4、公開(kāi)號(hào)為cn112062145b的中國(guó)專利公開(kāi)了一種擬薄水鋁石及其制備方法，包括有機(jī)醇，鋁和引發(fā)劑生成醇鋁鹽，其中生成的醇鋁鹽與去離子水混合生成擬薄水鋁石，所述制備方法過(guò)程簡(jiǎn)單，且生產(chǎn)成本低，易操作同時(shí)制得的氧化鋁結(jié)晶和純度高，但是孔徑分布太寬泛，不能針對(duì)性的得到特定孔徑的擬薄水鋁石。

5、公開(kāi)號(hào)為cn106348327b的中國(guó)專利公開(kāi)了一種超大孔擬薄水鋁石及其制備方法，包括將快脫粉投入含有碳酸銨和助劑的水溶液中攪拌，然后過(guò)濾得到濾餅，再將濾餅經(jīng)干燥后，加熱消除碳酸銨和助劑，便得到超大孔擬薄水鋁石。所述超大孔擬薄水鋁石在低溫氮?dú)馕摳綄?shí)驗(yàn)測(cè)得的孔容≥1.5ml/g，比表面≥400m2/g。

6、上述現(xiàn)有工藝過(guò)程需要引入高含量的催化劑和引發(fā)劑，增加產(chǎn)品雜質(zhì)來(lái)源，且反應(yīng)引發(fā)時(shí)間長(zhǎng)，還需小心處理副產(chǎn)物氫氣的逸散，以及控制生產(chǎn)體量，生成的擬薄水鋁石具有大小不一的孔徑，孔徑分布難以調(diào)控，難以適用于特定用途，特別是如今石油資源的日益劣化，生產(chǎn)一種可調(diào)控孔徑高比表面高純度的擬薄水鋁石及氧化鋁迫在眉睫。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了解決現(xiàn)有技術(shù)中擬薄水鋁石制備及水解過(guò)程中存在的弊端，本發(fā)明提供了一種孔徑集中分布高純度擬薄水鋁石及氧化鋁的制備方法，開(kāi)辟了一種靈活綠色高效的孔徑集中可調(diào)高比表面擬薄水鋁石及其焙燒產(chǎn)物氧化鋁的創(chuàng)制體系。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：一種超高活性金屬含量催化劑，包括如下步驟：

3、s1、制備第一擬薄水鋁石凝膠：將烷氧基醇與單質(zhì)鋁按一定摩爾比混合后投入反應(yīng)釜，在氣態(tài)氛圍下開(kāi)啟一定溫度及壓力條件，在設(shè)定溫度下取出，得到新鮮烷氧基鋁鹽溶液；將膠溶劑，膠溶助劑和烷氧基醇混合加熱并攪拌均勻，得到納米分散醇溶液；最后將新鮮烷氧基鋁鹽溶液與納米分散醇溶液混合后加熱并攪拌均勻，得到納米異相烷氧基鋁混溶體；將一定量的去離子水以一定速度滴入納米異相烷氧基鋁混溶體中，得到第一擬薄水鋁石凝膠；

4、s2、將納米孔道調(diào)節(jié)劑混入第一擬薄水鋁石凝膠得到第二擬薄水鋁石凝膠；

5、s3、將第二擬薄水鋁石凝膠倒入壓力場(chǎng)效應(yīng)催化器，借助氣態(tài)壓動(dòng)孔徑穿透機(jī)制對(duì)其進(jìn)行孔道處理，得到第三擬薄水鋁石凝膠；

6、s4、對(duì)第三擬薄水鋁石凝膠進(jìn)行洗滌、抽濾，固液分離，留固相物進(jìn)行干燥，研磨，得到擬薄水鋁石。

7、優(yōu)選的，s1中，烷氧基醇為c2～c8單元醇或多元醇中的一種或幾種，醇溶液中含水量不高于0.02，單質(zhì)鋁純度≥99.5％，烷氧基醇與單質(zhì)鋁摩爾比為1:3～1:10，反應(yīng)釜反應(yīng)條件為：氣相氛圍為氫氣、氮?dú)?、氦氣及氧氣的一種，反應(yīng)器內(nèi)氣相分壓為0.1～8mpa，反應(yīng)溫度為100～230℃，為攪拌速度為100～800r/min。

8、優(yōu)選的，膠溶助劑為聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯醇縮丁醛樹(shù)脂、聚乙二醇、羧甲基纖維素、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇和十六烷基三甲基溴化銨中的一種或多種；膠溶助劑的加入量為新鮮烷氧基鋁鹽溶液中烷氧基鋁含量的0.2～10wt％；膠溶劑為鹽酸、硝酸、氫氟酸、碳酸、硫酸、醋酸、檸檬酸、和酒石酸中的一種或多種；納米異相烷氧基鋁混溶體中氫鋁比為0.01～1。

9、優(yōu)選的，s2中，納米孔道調(diào)節(jié)劑為碳酸氫銨、十二烷基硫酸鈉、十六烷基三甲基溴化銨、聚乙二醇和水合過(guò)氧化銨中的一種或幾種，納米孔道調(diào)節(jié)劑在第一擬薄水鋁石凝膠的質(zhì)量濃度為0.1～10％。

10、優(yōu)選的，s3中，壓力場(chǎng)效應(yīng)催化器內(nèi)氣相分壓為0.1～8mpa，溫度為20～250℃，轉(zhuǎn)速為0～800r/min，時(shí)間為0～8h；氣態(tài)壓動(dòng)孔徑穿透機(jī)制中氣相選擇氮?dú)?、氦氣、氧氣、氫氣及氨氣中的一種或幾種。

11、優(yōu)選的，s4中，洗滌溶劑選擇烷氧基醇中c2～c8的單元醇或多元醇中的一種或幾種；干燥溫度選擇80℃～200℃，干燥時(shí)間為3～12h。

12、第二方面，本發(fā)明提出一種孔徑集中分布高純度擬薄水鋁石，擬薄水鋁石通過(guò)上述提及的制備方法制備得到，所制備的擬薄水鋁石比表面積為200～550m2/g，和/或孔容為0.8～2.0cm3/g，和/或平均孔徑為3～20nm。

13、第三方面，本發(fā)明提出一種由孔徑集中分布高純度擬薄水鋁石制備氧化鋁的方法，將得到的擬薄水鋁石經(jīng)過(guò)焙燒，得到氧化鋁。

14、優(yōu)選的，焙燒溫度為450℃～950℃，焙燒時(shí)間為3～12h。

15、制備得到的氧化鋁比表面積為150～350m2/g，和/或孔容為0.4～1.8cm3/g，和/或平均孔徑為3～25nm。

16、與現(xiàn)在技術(shù)相比，本發(fā)明提供了一種孔徑集中分布高純度擬薄水鋁石及氧化鋁的制備方法，具備以下有益效果：

17、本發(fā)明在不犧牲擬薄水鋁石比表面積的前提下，通過(guò)膠溶劑和膠溶助劑前處理醇溶液，壓力場(chǎng)效應(yīng)催化器借助氣態(tài)壓動(dòng)孔徑穿透機(jī)制調(diào)控孔道結(jié)構(gòu),在高壓下壓縮氣相，增大氣體分子的溶解度，使氣體分子進(jìn)入凝膠孔道內(nèi)部沖擊孔道，而凝膠內(nèi)部大孔道承受不住高壓坍塌，從而小孔向中大孔偏移，大孔坍塌向中小孔偏移，最終制備出的擬薄水鋁石比表面在200～550m2/g范圍內(nèi)，孔容在0.8～2.0cm3/g范圍內(nèi)，平均孔徑在3～20nm范圍內(nèi)，可調(diào)控集中分布。由該方法制備的擬薄水鋁石焙燒后制得的氧化鋁比表面積在150～350m2/g范圍內(nèi)，孔容在0.4～1.8cm3/g范圍內(nèi)，平均孔徑在3～25nm范圍內(nèi)集中分布，且擬薄水鋁石及氧化鋁純度＞99.99％

18、本發(fā)明采用漿態(tài)床作為制備烷氧基鋁鹽的反應(yīng)器，工藝流程簡(jiǎn)單，反應(yīng)時(shí)間迅速，無(wú)需引入催化劑，無(wú)需考慮除雜問(wèn)題，無(wú)需擔(dān)心氫氣逸散，水解過(guò)程中采用新鮮烷氧基鋁鹽溶液，締合作用適宜，膠溶劑前處理烷氧基醇溶液，使其具備高分散性，使用壓力場(chǎng)效應(yīng)催化器借助氣態(tài)壓動(dòng)孔徑穿透機(jī)制調(diào)控孔道結(jié)構(gòu)，最終形成的擬薄水鋁石及氧化鋁孔道集中分布且大小可調(diào)控。