分级γ-Al2O3的水热法制备及其吸附性能研究
分级结构纳米γ-Al2O3由于具有纳米尺度的结构单元和微米及以上尺度的整体特殊形貌，集微孔和介孔结构的高比表面、大孔网络结构的可扩散路径的特性于一体，使其具有高表面能和特殊表面性质的同时，可有效改善其在生产和应用时的分离和回收条件，还能增强机械耐磨性能，因而在纳米尺度反应、高效催化剂或催化剂载体、气体存储及净化和分离等领域具有十分重要的应用价值。本文主要研究了分级γ-Al2O3的多种制备方法，考察了制备方法和改性对所制备分级γ-Al2O3的形貌、织构性质、表面酸碱性和吸附性能的影响:
(1)采用水热-均相水解法，以硫脲作均相沉淀剂，Al2(SO4)3、AlCl3、Al(NO3)3为铝源，180℃水热反应3h制备出形貌如哈密瓜状、椭圆花状、空心球/壳等多种分级结构γ-Al2O3。考察了不同铝源、硫铝比及水热时间对产物的结构的形成所具有的重要作用，并依据材料形貌-时间进化实验，提出由纳米薄片组装成空心球及多种结构的机理。所制备产物对苯酚表现出优异吸附性，以硫酸铝为铝源所制样品为例，吸附30min时其对苯酚的吸附量即达到28mg/g。
(2)采用沉淀-水热法，将无机铝盐与氨水混合得到氢氧化铝凝胶，将凝胶经过滤、洗涤至中性后再与模板剂(P123或F127)混合水热反应制备出纳米棒状分级γ-Al2O3。考察了所得γ-Al2O3对有机染料刚果红的吸附性能，结果表明所制备产物对刚果红具有极佳的吸附特性，取0.1gAl2(SO4)3源制备的Al2O3样品（其比表面积可达200m2/g以上）加入到100mL浓度为100mg/L的溶液中，10min时即可将刚果红全部吸附。
(3)采用多种有机胺对所制备γ-Al2O3空心微球进行表面改性处理，并将室温下将其应用于CO2吸附，结果表明经过氨基改性处理的γ-Al2O3在绝对压力较低时(≤400mmHg)对CO2的吸附能力要优于未经改性的样品;相同负载量(20wt％)时，所选有机胺中，以四乙烯五胺改性γ-Al2O3的吸附效果最好;有机胺的负载量需选择在5-20wt％范围内为宜。
(4)采用K+、Na+、Ca2+、Mg2+等碱（土）金属离子对拟薄水铝石溶胶进行改性制备碱（土）金属离子负载型吸附剂，将其应用于120℃温度条件下对CO2的吸附。实验结果表明对前驱物进行胶溶处理，可有效扩展γ-Al2O3产物的孔容、孔径和比表面积，提高了产物在120℃下对CO2的吸附性能;碱（土）金属离子的引入有效增加了γ-Al2O3产物表面的碱性位，从而大大增强其对CO2的吸附能力，且这种增幅作用，碱金属离子的效果要优于碱土金属。当绝对压力为760mmHg时，K+负载改性γ-Al2O3对CO2的饱和吸附量达到1.34mmol/g。
分级氧化铝;水热法;二氧化碳;苯酚;吸附性能;表面改性;织构性质
武汉理工大学
硕士
化学工艺
蔡卫权
2012
中文
TQ133.1
77
2013-04-26（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）