納米介孔氧化鋁的制備、表征及其表面酸堿性質(zhì)的研究.pdf

1、由于納米和介孔氧化鋁在光學(xué)、電學(xué)、熱力學(xué)和化學(xué)反應(yīng)等許多方面表現(xiàn)出一系列的優(yōu)異性能，使得它在生物醫(yī)學(xué)材料、半導(dǎo)體材料、表面防護(hù)層材料、光學(xué)材料、吸附劑以及催化劑載體等領(lǐng)域應(yīng)用前景十分廣闊。然而，盡管納米氧化鋁已有大量研究，但對(duì)于介孔氧化鋁，特別是耐高溫(800℃以上)的介孔氧化鋁的制備、表征、表面酸堿性質(zhì)以及模板劑在納米介孔氧化鋁形成過(guò)程中的作用機(jī)理的研究則鮮見報(bào)道。因此，本論文的創(chuàng)新之處是用簡(jiǎn)單易行的實(shí)驗(yàn)方案成功地制備了孔徑分布均勻的

2、介孔氧化鋁，并通過(guò)先進(jìn)的儀器設(shè)備對(duì)其進(jìn)行了表征。系統(tǒng)研究了合成氧化鋁的結(jié)構(gòu)性能與煅燒溫度的相互關(guān)系，表面酸堿性質(zhì)，并探討了模板劑在介孔形成過(guò)程中的作用機(jī)理。 本文以廉價(jià)的氯化鋁和氨水為原料，并在反應(yīng)體系中加入一定量的非離子表面活性劑聚乙二醇(PEG)，通過(guò)沉淀-共沸蒸餾-煅燒的方法制備出納米和介孔氧化鋁粉體(包括γ-Al2O3和α-Al2O3)。借助透射電鏡、粉末X射線衍射、N2吸附-脫附、紅外光譜以及熱重等先進(jìn)儀器對(duì)所制備的氧

3、化鋁進(jìn)行表征發(fā)現(xiàn)，加入非離子表面活性劑聚乙二醇(PEG)和用乙醇共沸蒸餾能夠有效地減小粉體在干燥和煅燒過(guò)程中顆粒的團(tuán)聚程度，獲得分散性良好的納米介孔氧化鋁粉體；實(shí)驗(yàn)所得氧化鋁在800℃煅燒2小時(shí)后可以轉(zhuǎn)變成結(jié)構(gòu)較為穩(wěn)定的介孔γ-Al2O3，孔徑分布比較集中，在1100℃煅燒2小時(shí)后可以轉(zhuǎn)變成納米α-Al2O3。 加入非離子表面活性劑PEG制備出的氧化鋁經(jīng)過(guò)不同溫度煅燒處理后，用0.1mol/L的鹽酸和氫氧化鈉進(jìn)行酸堿滴定，然后繪

4、制出氫離子總濃度(Ht)與溶液pH的關(guān)系(Ht-pH圖)和Gran圖來(lái)研究氧化鋁表面酸堿性質(zhì)與煅燒溫度的關(guān)系。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，隨著溫度的升高，氧化鋁對(duì)溶液體系的酸堿性質(zhì)的緩沖能力是降低的，其緩沖能力的大小是由氧化鋁表面的OH基數(shù)決定的。另外，利用計(jì)算機(jī)程序FITEQL、MEDUSA和WINSGW計(jì)算出納米介孔氧化鋁(γ-Al2O3)吸附-脫附H+的表面絡(luò)合反應(yīng)平衡常數(shù)并構(gòu)建表面優(yōu)勢(shì)組分分布圖，發(fā)現(xiàn)表面電容直接影響表面組分分布。 最