本发明专利技术属于无机纳米材料的制备技术领域，具体公开了一种纳米氧化铝的制备方法，步骤如下：配制浓度为0.10~0.50g/ml的硝酸铝醇溶液A；配制碳酸铵或碳酸氢铵的水溶液B，溶液B中NH4+浓度为1~4mol/L；在60~80℃搅拌下将适量有机酸加入溶液A中，然后将溶液B在搅拌下也加入到溶液A，当反应体系的pH值达到目标pH值后停止加入溶液B，搅拌均匀后得到溶胶C；溶胶C继续搅拌2~15小时，再在60-80℃下老化15~60小时；将老化好的溶胶C过滤，过滤后所得固体经干燥焙烧即得产物。所得产物的形貌可根据反应体系的pH值而得到控制，且孔分布可调，特别适宜用作费托合成催化剂的载体。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及无机纳米材料的制备
，具体涉及一种纳米氧化铝的制备方法及应用，该纳米氧化铝材料适宜用作费托合成催化剂的载体。
技术介绍
纳米材料尺寸在1 IOOnm范围，在微观组织结构上与普通材料不同，其晶粒细小、界面密度高以及组成相之间的相互作用，使其具有许多迥异于普通材料的独特物理化学性质。纳米氧化铝具有比表面积大、机械性能好、耐磨擦、耐腐蚀、化学性能稳定以及吸附能力和催化活性强等突出优点，因而被广泛用于吸附剂、催化剂和催化剂载体等领域。费托合成是指合成气(一氧化碳和氢气混合物)在催化剂存在下转化为烃类化合物的方法。通常费托合成催化剂以第八族元素狗丄0、附、如和1 等为活性金属，而钴(Co) 基费托合成催化剂由于其活性高和长链烃选择性高，是目前工业上使用较多的催化剂。但由于单质金属钴的价格及活性等因素，应用于工业的钴催化剂通常是将钴负载在某一类载体上制成负载型催化剂。催化剂载体的种类显著影响催化剂的性能。氧化铝被广泛用作催化剂的载体，具有纳米结构的氧化铝用作催化剂载体时，能提供非常高的比表面积，增加了载体的孔容，提高了对活性金属的吸附量，从而提高催化剂的催化活性。自从1961年Bugosh首次报道纳米氧化铝的制备方法以来(Bugosh J. J Chem PHys 1961 ；65 :1789)，人们不断开发创新纳米氧化铝的制备方法，寻求实现纳米氧化铝高质量、低成本、大批量的制备。Zhu, H. Y等以NaAlO2和PEO为主要原料，通过聚合物在100°C高压水热条件下对铝的氢氧化物水溶胶导向结晶2天合成得到纳米氧化铝，产物在500°C焙烧后得到具有良好抗烧结性的纳米纤维Y -Al2O3，1200 °C焙烧后比表面积有68m2/g (Chemistry of Materials, 2002. 14(5) :ρ· 2086-2093.)。Lee, H. C等通过将适量的水、表面活性剂、醇铝盐均勻混合后，在高压反应釜中150°C保持72h，得到纳米纤维及纳米管状结构的氧化铝(Journal of the American Chemical Society,2003. 125(10) :p.2882-2883.)。CN 1401576A公开了一种氧化铝纳米纤维制备方法，将表面活性剂与氢氧化铝混合，进行水热处理，氢氧化铝转变为软铝石结构，经表面活性剂导向作用，生长成水合氧化铝纳米纤维，焙烧后得到Y-Al2O3纳米纤维。最近，Chowdhury, Μ. B. I等报道以异丙醇铝及乙酸为原料，在超临界CO2 流体中合成得到具有高比表面积的氧化铝纳米纤维，纤维直径为ll-22nm，长度为 500-1000nm(Langmuir,2009. 26(4) :ρ·2707—2713.)。Yang, D. J等将纳米纤维氧化铝嫁接上有机硫醇官能基团，制备得到除去水中有毒污染物的高效吸附剂(Water Research, 2010. 44(3) :ρ· 741-750.)。Garcia-Dieguez, M等将钼与镍负载在纳米纤维氧化铝上用于甲烷与二氧化碳重整反应，发现与普通氧化铝相比，纳米氧化铝的纤维结构使得钼与镍颗粒分散更好，减少了活性金属在反应中的烧结 (Journal of Catalysis,2010. 270(1) :ρ·136—145.)。综合现有的科研成果来看，纳米氧化铝特别适合应用于水处理、催化剂及催化剂载体等领域。但现有制备纳米氧化铝的方法，使用的原料中多包含价格昂贵的醇铝盐和表面活性剂，工艺繁杂，制备周期长，且需要高温高压的水热反应条件，制得的产物形貌可调控性不强等，在成本和质量上对大规模制备纳米氧化铝形成了一定限制。因此，开发一种原料廉价、工艺简单、制备条件温和的新方法，制备低成本的纳米氧化铝，将其应用于制备高效的费托合成催化剂，具有一定的应用前景。
技术实现思路
针对现有技术中存在的不足，本专利技术的目的在于提供一种原料廉价、工艺简单、制备条件温和的纳米氧化铝的制备方法，并将其应用于费托合成催化剂的制备。为了实现上述目的，本专利技术的一种纳米氧化铝的制备方法，其步骤如下(1)将硝酸铝(Al (NO3) 3 ·9Η20)溶解在醇中，得到浓度为0. 10 0. 50g/ml的硝酸铝醇溶液，命名为溶液A ；(2)配制碳酸铵或碳酸氢铵的水溶液，命名为溶液B，溶液B中NH4+浓度为1 4mol/L ；(3)在60 80°C搅拌下将有机酸加入溶液A中，然后将溶液B在搅拌下也加入到溶液A，加溶液B的同时测定反应体系的pH值，反应体系的pH值达到目标pH值后停止加入溶液B，搅拌均勻后得到溶胶C ；(4)溶胶C继续搅拌2 15小时，再在60_80°C下老化15 60小时；(5)将老化好的溶胶C过滤，过滤后所得固体经100-120°C干燥12小时后得到白色粉末D，白色粉末D在500-1000°C下焙烧2-6小时，得到纳米氧化铝。在上述制备方法的技术方案中所述醇为甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、正丁醇、异丁醇等碳数小于8的醇中的任意一种或两种以上的混合物。所述有机酸为甲酸、乙酸、草酸、柠檬酸、丙二酸、十二酸以及十六烷酸中的任意一种，控制所述有机酸的加入量中氢离子与溶液A中铝离子的摩尔比为0.01-0. 6 1。当所述目标pH值在6. 5 7.5时，得到的白色粉末D具有假一水软铝石 (pseudo-boehmite A100H · ηΗ20)的XRD (X射线衍射)特征衍射峰，白色粉末D在 500-1000°C下焙烧2-6小时，得到氧化铝纳米纤维。当所述目标pH值在9. 5 10. 5时，得到的白色粉末D具有碳酸铝铵(ammonium aluminum carbonate hydroxide NH4AlO(OH) HCO3)的 XRD 特征衍射峰，白色粉末 D 在 500-1000°C下焙烧2-6小时，得到氧化铝纳米颗粒。当所述目标pH值在8. 0 9. 0时，得到的白色粉末D具有假一水软铝石和碳酸铝铵两者混合的XRD特征衍射峰，白色粉末D在500-1000°C下焙烧2-6小时，得到氧化铝纳米棒和纳米颗粒的混合物。本专利技术制备的白色粉末D经500-1000°C下焙烧2_6小时后，得到纳米氧化铝具有 Y -Al2O3的XRD特征衍射峰。本专利技术制备的Y -Al2O3比表面积为200-450m2/g，孔容为0. 7-2. 5cm3/g,孔经分布 2-60nm，其中、-Al2O3纳米棒和纳米颗粒混合物具有双孔分布特征。本专利技术制备的Y-Al2O3纳米颗粒为直径在5-8nm的球型颗粒；纳米棒为直径 4-7nm,长40-60nm的条形棒；纳米纤维为直径4-7nm，长80-200nm的线形纤维。本专利技术制备的纳米氧化铝比表面积、孔容、孔径分布采用常规的低温氮气物理吸附法分析得到，其中孔径分布由氮气脱附曲线得到，平均孔径由氮气吸附曲线得到。氧化铝的纳米形貌由透射电镜(TEM)照片得到。上述方法制备的纳米氧化铝可用作催化剂载体，采用等体积浸渍法负载上适量的钴盐，经干燥、焙烧、成型等步骤制得用于费托合成的钴基催化剂。催化剂中钴盐的负载也可采取本领域技术人员公知的其他方法。本专利技术相对于传统的纳米氧化铝，特别是氧化铝纳米纤维的制备方法，优点在于本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种纳米氧化铝的制备方法，其步骤如下：（１）将硝酸铝溶解在醇中，得到浓度为０．１０－０．５０ ｇ／ｍｌ的硝酸铝醇溶液，命名为溶液Ａ；（２）配制碳酸铵或碳酸氢铵的水溶液，命名为溶液Ｂ，溶液Ｂ中ＮＨ４＋浓度为１－４ ｍｏｌ／Ｌ；（３）在６０－８０℃搅拌下将有机酸加入溶液Ａ中，然后将溶液Ｂ在搅拌下也加入到溶液Ａ，加溶液Ｂ的同时测定反应体系的ｐＨ值，反应体系的ｐＨ值达到目标ｐＨ值后停止加入溶液Ｂ，搅拌均匀后得到溶胶Ｃ；（４）溶胶Ｃ继续搅拌２－１５小时，再在６０－８０℃下老化１５－６０小时；（５）将老化好的溶胶Ｃ过滤，过滤后所得固体经１００－１２０℃干燥１２小时后得到白色粉末Ｄ，白色粉末Ｄ在５００－１０００℃下焙烧２－６小时，得到纳米氧化铝；当所述目标ｐＨ值在６．５－７．５时，得到的纳米氧化铝为氧化铝纳米纤维；当所述目标ｐＨ值在９．５－１０．５时，得到的纳米氧化铝为氧化铝纳米颗粒；当所述目标ｐＨ值在８．０－９．０时，得到的纳米氧化铝为氧化铝纳米棒和纳米颗粒的混合物。
【技术特征摘要】
1.一种纳米氧化铝的制备方法，其步骤如下(1)将硝酸铝溶解在醇中，得到浓度为0.10-0. 50 g/ml的硝酸铝醇溶液，命名为溶液A；(2)配制碳酸铵或碳酸氢铵的水溶液，命名为溶液B，溶液B中NH4+浓度为1-4mol/L ；(3)在60-80°C搅拌下将有机酸加入溶液A中，然后将溶液B在搅拌下也加入到溶液A， 加溶液B的同时测定反应体系的pH值，反应体系的pH值达到目标pH值后停止加入溶液B， 搅拌均勻后得到溶胶C;(4)溶胶C继续搅拌2-15小时，再在60-80°C下老化15-60小时；(5)将老化好的溶胶C过滤，过滤后所得固体经100-120°C干燥12小时后得到白色粉末D，白色粉末D在500-1000°C下焙烧2-6小时，得到纳米氧化铝；当所述目标P...
【专利技术属性】
技术研发人员：李金林，刘成超，张煜华，刘家举，胡春玲，
申请(专利权)人：中南民族大学，
类型：发明
国别省市：83
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