有机糖类模板辅助合成介孔氧化铝

论文摘要

氧化铝是最常用的工业原料之一,由于其具有良好的机械强度,较高的热稳定性和化学稳定性、适宜的等电点、可调变的表面酸碱性以及多种不同的晶相结构等优点,成为石油化工行业最广泛使用的催化剂或催化剂载体。因而介孔氧化铝成为近几年来吸附与催化领域研究的热点。因此本论文围绕合成具有较大比表面积、大孔容、孔径分布集中可控的介孔氧化铝材料展开研究。在介孔氧化铝的合成研究领域,有机糖类模板法显示出非常光明的发展前景。由于糖类物质种类丰富且不同的糖类物质性质迥异,相应的合成线路也有很大不同,因而就给系统地利用糖类分子合成介孔氧化铝带来了很大的困难。本论文针对不同的有机物模板,根据模板本身的性质及其与铝源的作用方式,制订出相应的合成策略,使有机模板与无机铝源两两配对并设计相应的合成线路进行氧化铝的合成。同时通过对每种合成方法所得到的介孔氧化铝产物进行TGA/DTA,XRD,BET,TEM和SEM测试,分别提出每种糖类物质与无机铝源之间的作用机理,包括氢键组装,配位交联,胶粒聚沉3种机理,从而能够利用这3种机理,针对其它类似的有机模板给出其适用的合成方法(即选择何种铝源原料及相应的合成线路)。另外,在合成出介孔氧化铝的基础上,本论文在一定范围内实现了对氧化铝分布集中的孔径的调节,调控的范围为4.0nm~6.3nm。一方面,可以通过调节所加入的有机物的比例调控最终介孔氧化铝的孔结构;另一方面,通过选用不同的有机糖类模板也可以合成所需孔径尺寸的氧化铝产物,因而能调控的介孔氧化铝的孔径尺寸范围得到进一步扩大。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 氢氧化铝和氧化铝
• 1.2.1 氢氧化铝及其变体
• 1.2.2 氧化铝及其变体
• 2O₃的性质及其制备方法'>1.2.3 γ-Al₂O₃的性质及其制备方法
• 1.3 介孔氧化铝合成概述
• 1.3.1 硬模板法
• 1.3.2 软模板法
• 1.4 有机分子模板法合成介孔氧化铝
• 1.4.1 以糖类物质为模板
• 1.4.2 以羟基酸为模板
• 1.4.3 以其它有机物为模板
• 1.5 本论文的研究思路
• 第二章 三维自组装法合成介孔氧化铝
• 2.1 引言
• 2.2 薄水铝石溶胶的制备
• 2.2.1 实验方法
• 2.2.1.1 实验原料
• 2.2.1.2 实验仪器
• 2.2.1.3 实验过程
• 2.2.2 工艺条件的选择
• 2.2.2.1 水解温度和水解结束时的pH 值
• 2.2.2.2 胶溶剂的种类
• 2.2.2.3 胶溶剂的用量
• 2.2.2.4 胶溶温度及胶溶时间
• 2.3 以蔗糖为模板合成介孔氧化铝
• 2.3.1 实验方法
• 2.3.1.1 实验原料
• 2.3.1.2 实验仪器
• 2.3.1.3 实验过程
• 2.3.2 结果与讨论
• 2.3.2.1 前驱体的热分析
• 2.3.2.2 煅烧后样品的XRD 分析
• 2.3.2.3 合成产物的BET 分析
• 2.3.2.4 合成产物的TEM 分析
• 2.3.2.5 合成产物的SEM 分析
• 2.3.2.6 合成机理的初步探讨
• 2.3.3 小结
• 2.4 以羟丙基甲基纤维素为模板合成介孔氧化铝
• 2.4.1 实验方法
• 2.4.1.1 实验原料
• 2.4.1.2 实验仪器
• 2.4.1.3 实验过程
• 2.4.2 结果与讨论
• 2.4.2.1 前驱体的热分析
• 2.4.2.2 煅烧后样品的XRD 分析
• 2.4.2.3 合成产物的BET 分析
• 2.4.2.4 合成产物的TEM 分析
• 2.4.2.5 合成产物的SEM 分析
• 2.4.2.6 合成机理的初步探讨
• 2.4.3 小结
• 2.5 本章结论
• 第三章 零维自组装法合成介孔氧化铝
• 3.1 引言
• 3.2 实验方法
• 3.2.1 实验原料
• 3.2.2 实验仪器
• 3.2.3 实验过程
• 3.2.3.1 介孔氧化铝的合成
• 3.2.3.2 凝胶形成机理验证
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 凝胶网络的形成
• 3.3.1.1 沉淀的XRD 分析
• 3.3.1.2 沉淀的IR 分析
• 3.3.1.3 凝胶形成机制
• 3.3.2 前驱体的热分析
• 3.3.3 煅烧样品的XRD 分析
• 3.3.4 合成产物的BET 分析
• 3.3.5 合成产物的TEM 分析
• 3.3.6 合成产物的SEM 分析
• 3.3.7 合成机理的初步探讨
• 3.4 本章结论
• 第四章 二维自组装法合成介孔氧化铝
• 4.1 引言
• 4.2 实验方法
• 4.2.1 实验原料
• 4.2.2 实验仪器
• 4.2.3 实验过程
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 前驱体与合成产物的XRD 分析
• 4.3.2 合成产物的BET 分析
• 4.3.3 合成产物的TEM 分析
• 4.4 本章结论
• 第五章 总结与展望
• 5.1 总结
• 5.2 展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间已发表或录用的论文
• 致谢