CN102161493A - 一种大孔高纯水合氧化铝的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种大孔高纯水合氧化铝的制备方法，属于金属有机化合物合成技术领域。采用纯度大于99.5％的金属铝和C8醇反应制备烷氧基铝，烷氧基铝通过水解、老化干燥后得到孔径10-20nm占60％的水合氧化铝。本发明克服了制备大孔氧化铝需要外加炭黑或其他表面活性剂及模板剂等，再通过煅烧法去除助剂的缺点。通过水解时加入溶剂油和控制水解条件，能够得到各种孔径分布集中的大孔高纯水合氧化铝，本发明的方法使大孔高纯水合氧化铝的制备工艺简化，制备效率高、制备成本低。
Description
技术领域
一种大孔高纯水合氧化铝的制备方法，属于金属有机化合物合成技术领域。其制备方法是以金属铝和C8醇为反应物，无水氯化铝作为催化剂，合成烷氧基铝，通过烷氧基铝水解时加入溶剂油的方法控制水合氧化铝的孔径大小，老化干燥后得到大孔水合氧化铝。水解老化后产生的醇和溶剂油可以循环使用，此方法无环境污染和毒性残留，得到的产品纯度高，产品广泛用于催化剂载体领域。
背景技术
高纯水合氧化铝是催化剂载体、集成电路基板、透明荧光粉、功能单晶、精密仪表和航空功能器件的重要前身材料。随着炼油工业越来越多的重质馏分油需要炼制，特别是对于渣油加氢脱金属和加氢脱硫催化剂，需要孔径较大的氧化铝为载体基质。目前制备大孔氧化铝的方法主要有两种，一种是通过加入各种扩孔剂等物理方法制备大孔氧化铝；一种加入某种元素通过化学作用制备大孔氧化铝，这两种方法都存在各自的缺点。使用物理扩孔方法时，得到的氧化铝孔分布弥散和机械强度和堆积密度明显下降，孔径弥散和低的机械强度将大大降低催化剂的使用效率。使用化学扩孔方法时将使水合氧化铝的胶溶性变差，从而给挤条成形操作带来困难。本发明的目的是不需加入扩孔剂和某种化学元素，只是利用普通纯度金属铝和有机醇反应生成醇铝，在水解和老化的阶段加入溶剂油，制备出孔容较大、孔径较大、孔分布集中的高纯水合氧化铝。这种方法的优点是原料容易得到，水解和老化后醇和溶剂油容易回收和利用，制备的水合氧化铝纯度高，杂质含量低。
发明内容
1.将C8醇和金属铝在无水氯化铝催化剂存在下，110-180℃反应1～10h，过滤后得到烷氧基铝，所述的金属铝，醇和无水氯化铝的摩尔比是1∶3～5∶0.01～0.02。反应方程式如下：
Al+3CnH2n+1OH→Al(OCnH2n+1)3+3/2H2 (1)
2.在(1)步中得到的烷氧基铝中加入去离子水和溶剂油，在压力0.1-1.0MPa下，115-180℃下水解1-3h，得到水解产物，分出水解产生的混合醇经脱水后返回(1)步循环使用。在85～100℃下老化2-6h，100-120℃干燥后，得到氧化铝大孔高纯水合氧化铝。这两步的方程式如下：
得到的α-Al2O3·H2O，在500～600℃焙烧4-6h得到高纯γ-Al2O3。
本发明的主要优点：
本发明是一种制备大孔高纯水合铝的新方法，利用C8醇制备的中间产物烷氧基铝纯度高和室温下成液体状态，原料容易得到，反应时间短，过滤容易，滤液无色，不需要加热，节省设备投入和能量消耗；加入溶剂油进行水解和老化，水解老化时间短，制备的氧化铝纯度高，孔径大，孔径分布集中，杂质含量低。
水解老化后得到的醇和溶剂油可以循环使用，属于低碳减排的生产工艺，符合绿色环保工艺，而且得到的大孔高纯氧化铝物化参数可以调节。
具体实施方法
下面用实施例进一步阐明本发明的工艺特征。
实施例1
在带冷凝管的1L四口烧瓶中放入13.5g铝锭，0.65g无水三氯化铝和50g正辛醇，回流反应0.5h后，加入145g正辛醇，回流反应1h，趁热过滤。滤液放入温度达到80℃的2L带搅拌和回流冷凝管的三口烧瓶里，慢慢将加热到80℃的130g正辛醇和418g溶剂油(沸程200℃～365℃)滴加入烧瓶中，同时加入20g80℃的去离子水，在4h内回流并蒸出200g含水的正辛醇，再加入去离子水22g，将温度升至90℃，老化5h，温度降至室温后，加入去离子水，分离溶剂油后，在100～120℃烘干样品，得到30g白色水合氧化铝。经过XRD，差热、氮气吸附和ICP-MS分析，证明是大孔高纯水合氧化铝。
实施例2
在带冷凝管的1L四口烧瓶中放入13.5g铝锭，0.65g无水三氯化铝和50g正辛醇，回流反应0.5h后，加入300g正辛醇，回流反应1.5h后，趁热过滤。滤液放入温度达到80℃的2L带搅拌和回流冷凝管的三口烧瓶里，慢慢将加热到80℃的260g正辛醇和418g溶剂油(沸程200℃～365℃)加入烧瓶中，同时滴入20g80℃的去离子水，在4h内回流并蒸出400g含水的正辛醇，再加入去离子水22g，温度升至90℃，老化5h，当温度降至室温后，加入去离子水，分离溶剂油后，在100～120℃烘干样品，得到30g白色水合氧化铝。经过XRD，氮气吸附、差热和ICP-MS分析，证明是大孔高纯水合氧化铝。
实施例3
在带冷凝管的1L四口烧瓶中放入13.5g铝丝，0.65g无水三氯化铝和50g正辛醇，回流反应0.5h后，加入275g正辛醇，回流反应1.0h后，趁热过滤。以下操作同实例2。
实施例4
在带冷凝管的1L四口烧瓶中放入13.5g铝片，0.65g无水三氯化铝和50g正辛醇，回流反应0.5h后，加入275g正辛醇，回流反应1.0h后，趁热过滤。以下操作同实例1。
实施例5
在带冷凝管的1L四口烧瓶中放入13.5g铝片，1.3g无水三氯化铝和50g正辛醇，回流反应0.5h后，加入600g正辛醇，回流反应1.0h后，趁热过滤。滤液放入温度达到80℃的2L带搅拌和回流冷凝管的三口烧瓶里，慢慢将加热到80℃的418g溶剂油(沸程200℃～365℃)滴加入烧瓶中，在4h内回流并蒸出500g含水的正辛醇，加入22g去离子水后，温度升至90℃，老化5h，以下操作同实例1。
实施例6
在带冷凝管的1L四口烧瓶中放入13.5g铝丝，0.65g无水三氯化铝和50g异辛醇(含水量小于0.2％)，回流反应0.5h后，加入275g异辛醇，回流反应1.0h后，趁热过滤。滤液放入温度达到80℃的2L带搅拌和回流冷凝管的三口烧瓶里，慢慢将加热到80℃的260g异辛醇和418g溶剂油(沸程200℃～365℃)滴加入烧瓶中，在4h内回流并蒸出400g含水的异辛醇，接着将温度升至90℃，老化5h，当温度降至室温后，加入去离子水，分离溶剂油后，在100～120℃烘干样品，得到30g白色水合氧化铝。经过XRD，差热和ICP-MS分析，证明是大孔高纯水合氧化铝。
实施例7
在1L四口烧瓶中放入13.5g铝片，0.65g无水三氯化铝和50g异辛醇，反应0.5h后，加入275g异辛醇，回流2h，以下操作同实例1。水解温度80℃，时间4h，老化温度90℃，时间4h。
以上实施例得到的大孔高纯水合氧化铝孔径分布和杂质含量见表1。
表1氧化铝杂质含量
Claims (8)
1.一种大孔高纯水合氧化铝的制备方法，制备步骤包括：
(1)将C8醇与金属铝在催化剂三氯化铝存在下反应，趁热过滤后得到烷氧基铝；
(2)烷氧基铝中加入去离子水醇和溶剂油混合液进行水解，水解产物老化和干燥后得到大孔径氧化铝。
2.权利要求1所述的方法，其特征在于所述的金属铝、醇和三氯化铝的反应温度为110-180℃，反应时间为1～20h，摩尔比是1∶3～5∶0.01～0.02。
3.权利要求1所述的方法，其特征在于所用的金属铝可以是铝锭，铝片，铝丝，铝粉，铝的纯度要求＞99.5％。
4.权利要求1所述的C8醇，其特征在于所用醇可以是正辛醇或异辛醇，醇的含水量＜0.2％。
5.权利要求1所述的方法，其特征在于所用的三氯化铝为无水三氯化铝，溶剂油的沸程是200℃～365℃。
6.权利要求1所述的方法，其特征在于步骤(1)所述的趁热过滤温度是90-140℃，在加压下或100～760mmHg进行。
7.权利要求1所述的方法，其特征在于步骤(2)的水解温度为80-100℃，时间为2-4h；老温度为85-100℃，时间为3-7h，水解老化后得到的醇和溶剂油可以循环使用。
8.权利要求1所述的方法，其特征在于产物干燥温度为100-120℃，干燥时间为3-6h，得到大孔径高纯水合氧化铝。
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