介孔氧化鋁的制備、表征及對磷酸鹽的絡合性質研究.pdf

1、介孔氧化鋁有較高的比表面積、可調(diào)的孔道結構、良好的吸附性能等特性，在光學、電學、熱力學、分子催化和吸附等許多方面有重要的應用價值，已被廣泛用作催化劑、吸附劑、催化劑載體等。盡管關于介孔材料的制備及表征目前已有大量的研究，但對于制備高比表面積、孔徑可調(diào)、熱穩(wěn)定性較高的介孔氧化鋁并研究其絡合吸附性質仍是世界性的前沿課題。本文研究的目的就是制備有較高比表面積、孔徑可調(diào)的介孔氧化鋁，探討了堿金屬離子、烷基胺、熱處理等對介孔氧化鋁的影響，并通過研

2、究其對磷酸鹽的絡合吸附性質，了解介孔氧化鋁表面絡合吸附的機理和表面絡合物的結構特點。 本文主要通過簡單易行的制備工藝，用廉價的鋁粉做鋁源，PEG做結構導向劑，在堿金屬離子存在的堿性條件下合成出有較高比表面、較窄的孔徑分布的介孔氧化鋁。TEM、TG/DTA、XRD、N2吸附/脫附等方法的表征表明堿金屬離子對合成介孔氧化鋁的比表面積和抗燒結能力有重要影響。Li+、Na+、K+堿金屬離子和氧原子的相互作用越弱，即金屬離子表面位吸附能絕

3、對值越小，生成的介孔氧化鋁的比表面就越大。堿金屬離子的引入顯著改變了介孔氧化鋁的比表面積，比表面積的大小順序為MA-K600(1100)>MA-Na600(1100)>MA-Li600(1100)。在這幾種離子中，K+對生成較大比表面積的介孔氧化鋁最有效，并且有較好的抗燒結作用。合成的介孔氧化鋁前驅體的孔壁結構為三水鋁石(Al(OH)3)，隨著煅燒溫度的升高，其晶體結構從無定形轉變?yōu)棣?Al2O3，繼而轉變?yōu)棣?α-Al2O3。

4、 分別用廉價的無機鋁鹽和金屬鋁粉為鋁源，加入PEG為結構導向劑，烷基胺為擴孔劑制備了有較高比表面積、孔徑可調(diào)的介孔氧化鋁，并討論了煅燒溫度對介孔氧化鋁孔壁結構以及孔徑大小的影響。TEM、TG/DTA、XRD、N2吸附/脫附、IR等方法的表征結果表明:分別用無機鋁鹽和金屬鋁粉為鋁源，PEG為結構導向劑都可以制備出有較高比表面積的介孔氧化鋁，通過加入不同鏈長的烷基胺可以有效地調(diào)節(jié)介孔氧化鋁的孔徑大小。比較這兩種方法，用無機鋁鹽作鋁源制備出的

5、介孔氧化鋁有較大的孔徑，孔徑在8.35-13.85nm之間可調(diào)；而用金屬鋁粉作鋁源可以制備出孔徑分布更窄的介孔氧化鋁，并且孔徑在3.62-6.96 nm之間可調(diào)。PEG的加入有效降低了介孔氧化鋁熱處理過程中的團聚現(xiàn)象。介孔氧化鋁煅燒溫度和孔壁結構、比表面積、孔徑大小有密切的關系。當煅燒溫度為550℃時，介孔氧化鋁為無定型的孔壁結構，當煅燒溫度升高到800℃時，γ-Al2O3為主要晶相，而當煅燒溫度進一步升高到1100℃時，孔壁為θ-Al

6、2O3和α-Al2O3的混合相，當煅燒溫度超過1100℃后，比表面急劇降低，孔結構塌落，同時氧化鋁完全轉變?yōu)榭讦?Al2O3。氮氣吸附脫附表征結果表明，當煅燒溫度在550℃到1100℃之間時，隨著煅燒溫度的升高，孔徑增大同時比表面積和孔容減小。 用原位衰減全反射傅立葉變換紅外光譜的方法研究了介孔氧化鋁對磷酸鹽的絡合吸附性質，結果表明在pH4.15-9.01之間，介孔氧化鋁對磷酸鹽吸附能力不同，隨pH降低，吸附能力增強。研究了pH

7、4.15和9.01.時的介孔氧化鋁對磷酸鹽吸附等溫線，結果表明pH=9.01時，當體系磷酸鹽濃度較低時，吸附符合Langmuir吸附等溫線，當磷酸鹽濃度升高時，吸附符合Freundlich吸附等溫線；而pH=4.15時，吸附等溫線不隨磷酸鹽濃度變化，基本都符合Freundlich吸附等溫線。吸附動力學曲線表明，吸附達到平衡的時間和初始磷酸鹽濃度有關，濃度越大，吸附達平衡所需時間越短，并且磷酸鹽濃度較大時，初始階段的吸附是一個快速的過程，