阅读说明：本技术 一种多晶氧化铝自组装八面体颗粒的制备方法 (Preparation method of self-assembled octahedral particles of polycrystalline alumina ) 是由 张雁玲 杨卫亚 凌凤香 张会成 王少军 沈智奇 于 2019-10-25 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种多晶氧化铝自组装八面体颗粒的制备方法,包括如下内容：(1)将焙烧后的氧化铝前驱体粉体以等体积浸渍法使其充分吸附有机胺溶液,然后使用高能球磨机处理粉体；(2)将步骤(1)得到的物料干燥,筛取合适粒度的物料；(3)将步骤(2)筛取的物料进行密闭水热处理；密闭体系中,分为上下两部分：上部分为氧化铝前体固态物料,下部分为液相,固液两相不直接接触,在高温下发生气-固反应,反应结束后,经干燥、焙烧得到产物。本发明方法简单、绿色环保,本发明方法合成的氧化铝材料在催化、吸附领域有着广阔的应用前景。(The invention discloses a preparation method of self-assembled octahedral particles of polycrystalline alumina, which comprises the following steps: (1) fully adsorbing the organic amine solution by the calcined alumina precursor powder by an isometric impregnation method, and then treating the powder by using a high-energy ball mill; (2) drying the material obtained in the step (1), and screening the material with proper granularity; (3) carrying out closed hydrothermal treatment on the material screened in the step (2); in the closed system, the device is divided into an upper part and a lower part: the upper part is an alumina precursor solid material, the lower part is a liquid phase, the solid phase and the liquid phase are not directly contacted, gas-solid reaction is carried out at high temperature, and after the reaction is finished, the product is obtained by drying and roasting. The method is simple and environment-friendly, and the aluminum oxide material synthesized by the method has wide application prospects in the fields of catalysis and adsorption.)

一种多晶氧化铝自组装八面体颗粒的制备方法

技术领域

本发明属于无机材料制备领域，具体地涉及一种多晶氧化铝自组装八面体颗粒的制备方法。

背景技术

氧化铝是使用广泛的催化剂载体材料，其表面性质所暴露的晶面直接相关，并对催化剂的性能产生重要的影响。对于γ-氧化铝， (110)晶面具有热力学最稳性，通常优先暴露。氧化铝的（111）晶面和（100）晶面具有不同于(110)晶面的原子排列及化学性质，因此通过对氧化铝晶面进行调控可以得到特殊的界面性质。但在整体上，氧化铝(110)晶面占据优势地位的状况很难被轻易地改变。

现有研究表明，单晶氧化铝晶粒主要暴露｛110｝晶面族和｛111｝晶面族，｛110｝晶面族占70.4%，｛111｝晶面族占29.6%。由于晶体习性的内在约束机制，氧化铝晶粒的晶面分布比例难以调控，｛110｝晶面族总是处于优势地位。

【石油炼制与化工，2013，44（9）：47-50】通过硝酸钠的引入调控氧化铝单晶的晶面分布，但是所得晶粒仍然是以（110）晶面为主。

CN200910011627.6、CN200910206229.X及CN200910011626.1通过超增溶胶团法合成了棒状氧化铝组装颗粒。该自组装方法对氧化晶面分布比例无明显的作用。

【燃料化学学报，2013，41（10）：1262-1267】以氯化铝为前驱物，在氨水介质中用水热法制备了六棱柱状多晶γ-氧化铝多晶颗粒，所得产品含有大量氯元素，需要采取特殊手段加以去除，不利于工业上的绿色利用。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种多晶氧化铝自组装八面体颗粒的制备方法，本发明通过特定类型的有机胺作为自组装调控剂，在一定的化学环境下使氧化铝前驱物产生自组装作用，形成八面体形貌结构，本发明方法简单、绿色环保。

本发明的多晶氧化铝自组装八面体颗粒的制备方法，包括如下内容：

（1）将焙烧后的氧化铝前驱体粉体以等体积浸渍法使其充分吸附有机胺溶液，然后使用高能球磨机处理粉体；

（2）将步骤（1）得到的物料干燥，筛取合适粒度的物料；

（3）将步骤（2）筛取的物料进行密闭水热处理；密闭体系中，分为上下两部分：上部分为固态物料，下部分为有机胺水溶液，固液两相不直接接触，在高温下发生气-固反应，反应结束后，经干燥、焙烧得到产物。

本发明方法中，步骤（1）所述的氧化铝前驱体是指拟薄水铝石以及包括但不限于经硅、硼、钛、镁、镧等各种元素改性的拟薄水铝石粉体。

本发明方法中，步骤（1）所述的氧化铝前驱体焙烧条件为：250-450℃焙烧时间1-12小时；优选焙烧条件为：300-450℃焙烧2-8小时。

本发明方法中，步骤（1）所述的高能球磨处理以获得5000-20000目的粉体粒度。高能球磨机的操作条件以获得满足要求的粉体粒度为标准来灵活调整。

本发明方法中，步骤（1）所述有机胺为乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、苯胺、二苯胺、联苯胺或邻苯二胺中的一种或多种。所述的有机胺吸附量为氧化铝前驱体体焙烧后质量的1%-20%，优选为5%-15%。有机胺溶液的浓度可以根据具体吸附情况进行合理调整，有机胺溶液的溶剂可以为水和/低碳醇。

本发明方法中，步骤（2）所述的干燥条件为60-120℃，干燥时间为2-24小时。

本发明方法中，步骤（3）所述的密闭水热条件为：100℃-250℃，水热处理12-96小时，水热时间优选为24-72小时。

本发明方法中，步骤（3）中下部的有机胺水溶液浓度为1-300 g/L，优选为50-200g/L。

本发明方法中，步骤（3）所述的干燥温度不大于200℃，优选为不大于120℃，干燥程度为在干燥温度下物料恒重。所述的焙烧条件为：500-700℃焙烧1-24小时。

本发明方法制备的氧化铝自组装体颗粒具有六棱柱状八面体立体形貌，颗粒外部的8个表面分为4组，每一组表面两两相对且平行或近似平行，4组表面相交封闭构成八面体，棱柱高与棱柱横截面的最长对角线的比值为2-15。该材料在吸附、催化领域有着广阔的应用前景。

附图说明

图1为实施例1制备的八面体氧化铝颗粒的扫描电镜照片。

图2为实施例1制备的八面体氧化铝颗粒的电子衍射谱。

图3为实施例1制备的八面体氧化铝颗粒的XRD谱图。

具体实施方式

下面通过实施例对本发明方法加以详细的说明。八面体氧化铝颗粒尺寸根据扫描电镜图像测量。随机量取20个颗粒的高度，取其平均值作为颗粒的高度值；组成多面体颗粒的小晶粒通过透射电镜观察，观察其尺寸范围。晶型采用X射线衍射表征。通过透射电镜采集电子衍射谱。

实施例1

将15克SB粉焙烧后用球磨机研磨成微粉，选取5000目左右的粉体，配制苯胺溶液，然后以等体积浸渍的方法使之吸附在氧化铝前体粉体上，苯胺的用量为焙烧后氧化铝前体用量的4%。120℃干燥之后，物料置于密闭体系，密闭体系下部为25g/L苯胺溶液，上部为上述处理后的氧化铝前体，固相与液相不直接接触。

升温密闭体系250℃，水热处理24小时。然后自然冷却取出产物，120℃下干燥后，再于550℃下焙烧4小时，得到所述产物。扫描电镜观察可知，产物形貌为六棱柱状八面体颗粒状，具有近似规则的八面体立体形貌，颗粒外部的8个表面分为4组，每一组表面两两相对且平行或近似平行，4组表面相交封闭构成八面体颗粒。产物的XRD结果表明，其为相态为γ相。样品碎片的电子衍射谱为环形，说明具有多晶结构。颗粒柱高与柱的直径（最大）比值约为9。

实施例2

将15克SB粉焙烧后用球磨机研磨成微粉，选取10000目左右的粉体，配制苯胺溶液，然后以等体积浸渍的方法使之吸附在氧化铝前体粉体上，苯胺的用量为焙烧后氧化铝前体用量的2.5%。120℃干燥之后，物料置于密闭体系，密闭体系下部为20g/L苯胺溶液，上部为上述处理后的氧化铝前体，固相与液相不直接接触。

升温密闭体系200℃，水热处理36小时。然后自然冷却取出产物，120℃下干燥后，再于550℃下焙烧4小时，得到所述产物。扫描电镜观察可知，产物形貌为六棱柱状八面体颗粒状，具有近似规则的八面体立体形貌，颗粒外部的8个表面分为4组，每一组表面两两相对且平行或近似平行，4组表面相交封闭构成八面体颗粒。产物的XRD结果表明，其为相态为γ相。样品碎片的电子衍射谱为环形，说明具有多晶结构。颗粒柱高与柱的直径（最大）比值约为7。

实施例3

将15克硅改性的SB粉焙烧后用球磨机研磨成微粉，选取20000目左右的粉体，配制乙醇胺溶液，然后以等体积浸渍的方法使之吸附在氧化铝前体粉体上，苯胺的用量为焙烧后氧化铝前体用量的6%。120℃干燥之后，物料置于密闭体系，密闭体系下部为20g/L苯胺溶液，上部为上述处理后的氧化铝前体，固相与液相不直接接触。

升温密闭体系200℃，水热处理12小时。然后自然冷却取出产物，120℃下干燥后，再于550℃下焙烧4小时，得到所述产物。扫描电镜观察可知，产物形貌为六棱柱状八面体颗粒状，具有近似规则的八面体立体形貌，颗粒外部的8个表面分为4组，每一组表面两两相对且平行或近似平行，4组表面相交封闭构成八面体颗粒。产物的XRD结果表明，其为相态为γ相。样品碎片的电子衍射谱为环形，说明具有多晶结构。颗粒柱高与柱的直径（最大）比值约为12。

对比例1

按照【燃料化学学报，2013，41（10）：1262-1267】的方法，以氯化铝为原料制备棱柱氧化铝八面体。所得产物经测试含有大量的氯元素，如将氯元素去除，则需要消耗大量的若酸性水，造成环境污染。本发明的制备棱柱状氧化铝的方法所用原料氯含量仅仅作为杂质存在，所得产物不需要额外的脱氯处理。