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CN1075960C - 制备多孔复合氧化物的方法 - Google Patents

制备多孔复合氧化物的方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种制备多孔复合氧化物的方法。该方法包括下述步骤：(a)缓慢混合一种包括一种硅氧化物源的溶液和一种包括一种铝氧化物源的溶液；(b)将盐酸加入所述步骤(a)制备的混合溶液中以得到一种溶胶；和(c)向所述溶胶中加入氢氧化钠，将得到的生成物在室温下反应30分钟至12小时，并干燥生成物。多孔复合氧化物具有大量细孔并且其孔径分布相对均匀，因此，本发明的多孔复合氧化物适于作载体。

Description

制备多孔复合氧化物的方法
本发明涉及制备多孔复合氧化物的方法，更具体地，涉及用作载体的多孔复合氧化物的制备方法，其中的细孔大量形成并且孔径分布相对均匀。
与化学相关的工业的最新发展总是伴随着各种催化剂的发展。一般地，一种催化剂基本上是用于物质的合成、分解和重组。
这样的催化剂包括金属颗粒或其它组份。同时，催化剂有各种应用方法，通常催化剂与载体结合使用。
用于浸渍催化剂颗粒的载体本身是非反应性的并有丰富的细孔。为了活化催化反应，它有必要获得用于催化剂组分和反应物接触的足够空间。通常的载体有硅石、氧化铝、硅铝酸盐、沸石和活性炭。
特别地，因为硅铝酸盐有多种孔径，因而它得以广泛应用。硅铝酸盐一般如下获得：溶解一种可溶性铝氧化物源和硅氧化物源，并在高压下将高于100℃的温度应用于所得到的溶液中，因此导致水热反应。
另一方面，对活化催化反应，要求载体具有大量的孔。但是根据上述水热法制备的硅铝酸盐没有足够的孔隙用来浸渍其中的催化剂颗粒。
本发明的一个目标是提供用作载体的多孔复合氧化物的制备方法，该氧化物具有大量的细孔，并具有相对均匀的孔径分布。
为达到上述目的，现提供一种制备多孔复合氧化物的方法，包括步骤：(a)缓慢混合一种包括一种硅氧化物源的溶液和一种包括一种铝氧化物源的溶液；(b)将盐酸加入步骤(a)制备的混合溶液中，得到一种溶胶；和(c)向所述溶胶中加入氢氧化钠，将得到的生成物在室温下反应30分钟至12小时，并干燥生成物。
根据本发明，包含硅氧化物源和铝氧化物源的溶液在低于100℃的温度下反应。与常规水热法不同，根据本发明在低于100℃的温度条件下制备的硅铝酸盐具有大量的细孔。
本发明的上述目的和有益效果，通过参照附图详细描述优选的实施方案将更加明显，其中附图说明如下：
图1至图3表示根据本发明的优选实施方案制备的多孔复合氧化物的孔隙容量和孔隙直径的关系；
图4表示根据常规方法制备的多孔复合氧化物的孔隙容量和孔隙直径的关系。
下面将详细描述根据本发明的作为复合氧化物的硅铝酸盐的制备方法。
首先，将一种可溶性硅氧化物源和一种可溶性的铝氧化物源分别溶于水中。
根据本发明，一种硅酸盐，特别是硅酸钠用作优选的硅氧化物源。同样地，一种铝酸盐，特别是铝酸钠用作优选的铝氧化物源。另外，因为反应物的水溶解性较差，优选加热水溶液以溶解反应物。特别地，由于室温下硅氧化物源的水溶解性较差，优选加热水溶液以溶解硅氧化物源。此处，加热温度可根据反应物的溶解性和性质而有所变化，但是一般优选的温度范围为50～60℃。
硅氧化物源和铝氧化物源的水溶液制备好后，将两溶液混合。此处，优选控制硅氧化物源和铝氧化物源的比例，使硅与铝的摩尔比为1至3。
另一方面，为了均匀混合硅氧化物源和铝氧化物源，其中在加热和搅拌溶液的同时，将一种溶液缓慢加入另一种溶液。
当两种溶液完全混合后，加入盐酸直至获得透明的溶胶。然后，加入氢氧化钠，并使所得溶液在室温保持预设的一段时间。于是，溶胶就变成凝胶。反应进行30分钟至12小时，优选30分钟至1小时。此处，，氢氧化钠激发了硅氧化物源和铝氧化物源之间的活性和均匀反应。优选地，盐酸和氢氧化钠采用稀溶液形式，并使加入氢氧化钠后的反应溶液的pH保持在3～12的范围内。
最后，过滤凝胶并干燥过滤所得沉淀物以获得具有细孔的硅铝酸盐。此处，干燥在100～150℃的范围和在空气中进行。
此后，本发明将根据优选的实施方案和比较例而进行详细说明。但是，应注意本发明并不限于将要说明的特定形式。
实施例1
首先，98.4克的硅酸钠(Na2SiO3)在55℃完全溶解于150ml的蒸馏水中。同样，152.5克的铝酸钠(NaAlO2)单独溶解于700ml蒸馏水中。然后，铝酸钠溶液慢慢地倾入硅酸钠溶液中。搅拌过程中，混合溶液在搅拌下连续加热至55℃。两种溶液完全混合后，加入6N的HCl直至反应混合物变成透明。然后，将6N的NaOH加入透明溶液中，直至溶液的pH达到11，所得溶液静置60分钟以得到凝胶。用真空装置过滤凝胶，并且沉淀在120℃下干燥24小时，以得到粉末状的硅铝酸盐。
测量所制粉末的表面积以及孔隙容量与孔径的关系。结果是，BET表面积为395.5m2/g和形成大量的孔。同样，孔径的分布相对均匀(参照附图1)。
实施例2
除了加入6N的NaOH使溶液pH值调为7以外，用与实施例1所述的相同方法制备粉末状的硅铝酸盐。
测量所制粉末的表面积以及孔隙容量与孔径的关系。结果是，BET表面积为238.8m2/g和形成大量的孔。而且，孔径的分布相对均匀(参照附图2)。
实施例3
除了加入6N的NaOH使溶液pH调为3以外，用与实施例1所述的相同方法制备粉末状的硅铝酸盐。
测量所制粉末的表面积以及孔隙容量与孔径的关系。结果是，BET表面积为409.6m2/g和形成大量的孔。而且，孔径的分布相对均匀(参照附图3)。
比较例
用与实施例1所述的相同方法制备含可溶性硅酸钠和铝酸钠的溶胶。然后，于溶胶中加入6N的NaOH直至溶胶pH达到7.60分钟后，得到凝胶。将凝胶置于一高压反应室中并在150℃、150磅/英寸2下反应1小时。用真空装置过滤生成物，并且沉淀物在120℃下干燥24小时，以得到粉末状的硅铝酸盐。
然后，测量所制粉末的表面积以及孔隙容量与孔径的关系。结果是，根据常规方法制备的硅铝酸盐，虽也得到大量的孔并且孔径分布也相对均匀(参照附图4)，但是BET表面积却较小，例如为135m2/g。
从实施例和比较例的结果看，根据本发明在低于100℃的温度下制备的多孔复合氧化物具有大量细孔并且其孔径分布相对均匀，因此，本发明的多孔复合氧化物适于作载体。

Claims (7)

1、一种制备多孔复合氧化物的方法，包括下列步骤：
(a)缓慢混合一种包括一种硅氧化物源的溶液和一种包括一种铝氧化物源的溶液；
(b)将盐酸加入所述步骤(a)制备的混合溶液中以得到一种溶胶；和
(c)向所述溶胶中加入氢氧化钠，直到溶胶的pH值达3-12，将得到的生成物在室温下反应30分钟至12小时，并在100-150℃下、在空气中干燥生成物。
2、权利要求1所述的一种多孔复合氧化物的制备方法，其中所述混合溶液的硅铝摩尔比为1-3。
3、权利要求1所述的一种多孔复合氧化物的制备方法，其中所述硅氧化物源为硅酸盐。
4、权利要求3所述的一种多孔复合氧化物的制备方法，其中所述硅酸盐是硅酸钠。
5、权利要求1所述的一种多孔复合氧化物的制备方法，其中所述铝氧化物源为铝酸盐。
6、权利要求5所述的一种多孔复合氧化物的制备方法，其中所述铝酸盐为铝酸钠。
7、权利要求1所述的一种多孔复合氧化物的制备方法，其中所述步骤(c)的反应进行30分钟到1小时。
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