專利名稱：：一種多層介孔氧化鋁纖維及其制備方法
技術領域：
：本發明屬于材料制備
技術領域：
，涉及一種纖維材料，具體涉及一種多層介孔氧化鋁纖維材料，本發明還涉及該纖維的制備方法。
背景技術：
：氧化鋁由于其本身所固有的特殊的性能，在催化劑載體、吸收劑、陶瓷和耐磨材料等領域有著廣泛的應用。作為催化劑載體，傳統方法制備的氧化鋁載體由于其較低的比表面積而限制了其應用。因此，采用各種模板劑，如表面活性劑、四乙基乙二醇、葡萄糖和酒石酸等，制備高表面積氧化鋁材料成為近年來的一大研究熱點。同時，氧化鋁的潛在應用不僅僅依賴于其多孔性，更與其微觀形貌有著很大的關系。一維的氧化鋁納米結構材料因為其高的介電常數和高的熱和化學穩定性而在高溫復合材料和納米
技術領域：
備受青睞。現有的一維的氧化鋁納米結構材料有以聚氧乙烯為模板劑的Y態氧化鋁納米纖維、條板狀和棒狀介孔氧化鋁顆粒、以P123為模板劑的介孔氧化鋁微米纖維。目前，一維氧化鋁納米結構的制備方法主要有催化劑輔助的氣一液一固相沉積，化學刻蝕，溶膠凝膠，水熱法和電化學陽極氧化等。
發明內容本發明的目的是提供一種多層介孔氧化鋁纖維，通過氨氣緩釋劑和水熱溫度控制反應的速度，以模板劑聚乙二醇的層層自組裝的方法，水熱制備表面活性劑復合的中間產物，再經煅燒分解處理得到形狀均一的多層介孔氧化鋁纖維。本發明的另一目的是提供一種上述多層介孔氧化鋁纖維的制備方法。本發明所采用的技術方案是，一種多層介孔氧化鋁纖維，纖維的兩端為閉合針尖狀，纖維單獨或成簇存在，纖維的直徑為300500nm，長度為510|um，長徑比為10~30。本發明所采用的另一技術方案是，一種制備多層介孔氧化鋁纖維的方法，具體按照以下步驟實施，步驟l:按照摩爾比H20:鋁源物質為90330，鋁源物質表面活性劑為50~100,取表面活性劑、鋁源物質和水，在204(TC條件下攪拌混合均勻，待表面活性劑和鋁源物質完全溶解后，再加入氨氣緩釋劑，氨氣緩釋劑與鋁源物質的摩爾比為l，得到混合溶液；步驟2:將步驟1得到的混合溶液密封，在80180'C條件下水熱反應1036小時，得到固體產物與母液的混合溶液；步驟3:將步驟2得到的混合溶液中的固體產物與母液分離，洗滌分離出來的固體產物，并真空干燥，得到表面活性劑復合的中間體產物；步驟4:將步驟3得到的表面活性劑復合的中間體產物煅燒，控制升溫速率為2"C/min，待表面活性劑氧化分解后再次煅燒，得到多層介孔氧化鋁纖維。本發明制備多層介孔氧化鋁纖維的方法，其特征還在于，其中的表面活性劑選取聚乙二醇~400、聚乙二醇一IOOO、聚乙二醇—2000、聚乙二醇一4000、聚乙二醇一6000或聚乙二醇一20000中的一種。其中的鋁源物質選取六水合三氯化鋁或九水合硝酸鋁中的一種或兩種的混合物。其中的氨氣緩釋劑選取尿素或硫脲。本發明多層介孔氧化鋁纖維，其特殊的多層介孔結構使其在催化劑載體和結構材料等方面具有較大的應用價值。本發明多層介孔氧化鋁纖維的制備方法工藝簡單、操作安全，且成本低。圖1是本發明實施例一制得的多層介孔氧化鋁纖維的掃描電鏡照片，其中，a是放大1000倍的掃描電鏡照片，b是放大5000倍的掃描電鏡照片，c和d是放大30000倍的掃描電鏡照片；圖2是本發明實施例二制得的多層介孔氧化鋁纖維的透射電鏡照片，其中，a和b是標尺長度為50nm的透射電鏡照片；圖3是本發明實施例四制得的多層介孔氧化鋁纖維的XRD圖譜。具體實施例方式下面結合附圖和具體實施方式對本發明進行詳細說明。本發明的多層介孔氧化鋁纖維由多層氧化鋁通過層層自組裝而成，纖維的兩端為閉合針尖狀，纖維單獨或成簇存在，纖維的直徑為300500rnn，長度為510拜，長徑比為10~30。本發明制備多層介孔氧化鋁纖維的方法，具體按照以下步驟迸行步驟l:按照摩爾比壓0:鋁源物質為90330，鋁源物質表面活性劑為50100，取表面活性劑、鋁源物質和水，在204(TC條件下攪拌混合均勻，待表面活性劑和鋁源物質完全溶解后，再加入氨氣緩釋劑，氨氣緩釋劑與鋁源物質的摩爾比為l，得到混合溶液；步驟2:將步驟1得到的混合溶液轉移到水熱釜中密封，把裝有混合溶液的水熱釜放置于8018(TC的烘箱中，水熱反應1036小時，得到固體產物與母液的混合溶液；步驟3:將步驟2得到的混合溶液中的固體產物與母液分離，用大量去離子水洗滌固體產物，然后把固體產物放在8(TC的真空干燥箱中，真空干燥12小時，得到表面活性劑復合的中間體產物；步驟4:將步驟3得到的表面活性劑復合的中間體產物在空氣浴中煅燒2小時，控制升溫速率為2°C/min，使表面活性劑氧化分解，隨后在1100°C條件下煅燒中間體產物3小時，使得中間產物轉變為多層介孔氧化鋁纖維。在上述本發明多層介孔氧化鋁纖維的制備過程中，所用的表面活性劑選自聚乙二醇~400、聚乙二醇一1000、聚乙二醇一2000、聚乙二醇一4000、聚乙二醇一6000和聚乙二醇一20000中的一種；鋁源物質選自六水合三氯化鋁、九水合硝酸鋁中的一種或兩種的混合物；氨氣緩釋劑選自尿素、硫脲中的一種，尿素、硫脲在水熱反應中可以緩慢的分解并釋放出氨氣。實施例1取16g聚乙二醇一20000、15g九水合硝酸鋁、65mL去離子水，在2040。C條件下攪拌混合均勻，得到混合溶液，待鋁鹽完全溶解后，取21.6g尿素，加入到混合溶液中，攪拌至無不容物。再將混合溶液轉移至帶有聚四氟乙烯內襯的水熱釜中，將水熱釜放入160'C的烘箱水熱反應24小時，冷卻后，得到固體產物與母液的混合溶液，將混合溶液中的固體產物與母液分離，用大量去離子水洗滌分離出來的固體產物，然后把固體產物放在8(TC的真空干燥箱中，真空干燥12小時，得到表面活性劑復合的中間體產物，將所得到的中間體產物在空氣浴中煅燒2小時，控制升溫速率為2'C/min，使得表面活性劑氧化分解，隨后在110(TC條件下煅燒中間體產物3小時，得到多層介孔氧化鋁纖維。圖1是所得到的多層介孔氧化鋁纖維的掃描電鏡照片。實施例2取4.8g聚乙二醇一6000、15g六水合三氯化鋁、65mL去離子水，在204(TC條件下攪拌混合均勻，得到混合溶液，待鋁鹽完全溶解后，取27.4g硫脲，加入到混合溶液中，攪拌至無不容物。再將混合溶液轉移至帶有聚四氟乙烯內襯的水熱釜中，將水熱釜放入16(TC的烘箱水熱反應24小時，冷卻后，得到固體產物與母液的混合液，將混合液中的固體產物與母液分離，用大量去離子水洗滌分離出來的固體產物，然后把固體產物放在8(TC的真空干燥箱中，真空千燥12小時，得到表面活性劑復合的中間體產物，將所得到的中間體產物在空氣浴中煅燒2小時，控制升溫速率為2'C/min，使得表面活性劑氧化分解，隨后在110(TC條件下煅燒中間體產物3小時，得到多層介孔氧化鋁纖維。圖2是所得到的多層介孔氧化鋁纖維的透射電鏡照片。實施例3取1.6g聚乙二醇一2000、15g六水合三氯化鋁、65mL去離子水，在204(TC條件下攪拌混合均勻，得到混合溶液，待鋁鹽完全溶解后，取21.6g尿素，加入到混合溶液中，攪拌至無不容物。再將混合溶液轉移至帶有聚四氟乙烯內襯的水熱釜中，將水熱釜放入16(TC的烘箱水熱反應24小時，冷卻后，得到固體產物與母液的混合液，將混合液中的固體產物與母液分離，用大量去離子水洗滌分離出來的固體產物，然后把固體產物放在8(TC的真空干燥箱中，真空千燥12小時，得到表面活性劑復合的中間體產物，將所得到的中間體產物在空氣浴中煅燒2小時，控制升溫速率為2'C/min，使得表面活性劑氧化分解，隨后在110(TC條件下煅燒中間體產物3小時，得到多層介孔氧化鋁纖維。實施例4取3.2g聚乙二醇~4000、15g九水合硝酸鋁、65mL去離子水，在2040°C條件下攪拌混合均勻，得到混合溶液，待鋁鹽完全溶解后，取27.4g硫脲，加入到混合溶液中，攪拌至無不容物。再將混合溶液轉移至帶有聚四氟乙烯內襯的水熱釜中，將水熱釜放入16(TC的烘箱水熱反應24小時，冷卻后，得到固體產物與母液的混合液，將混合液中的固體產物與母液分離，用大量去離子水洗滌分離出來的固體產物，然后把固體產物放在8(TC的真空千燥箱中，真空干燥12小時，得到表面活性劑復合的中間體產物，將所得到的中間體產物在空氣浴中煅燒2小時，控制升溫速率為2°C/min，使得表面活性劑氧化分解，隨后在110(TC條件下煅燒中間體產物3小時，得到多層介孔氧化鋁纖維。圖3是所得到的多層介孔氧化鋁纖維的XRD圖譜。實施例5取0.8g聚乙二醇一1000、15g九水合硝酸鋁、65mL去離子水，在2040°C條件下攪拌混合均勻，得到混合溶液，待鋁鹽完全溶解后，取21.6g尿素，加入到混合溶液中，攪拌至無不容物。再將混合溶液轉移至帶有聚四氟乙烯內襯的水熱釜中，將水熱釜放入16(TC的烘箱水熱反應24小時，冷卻后，得到固體產物與母液的混合液，將混合液中的固體產物與母液分離，用大量去離子水洗滌分離出來的固體產物，然后把固體產物放在8(TC的真空干燥箱中，真空千燥12小時，得到表面活性劑復合的中間體產物，將所得到的中間體產物在空氣浴中煅燒2小時，控制升溫速率為2"C/min，使得表面活性劑氧化分解，隨后在110(TC條件下煅燒中間體產物3小時，得到多層介孔氧化鋁纖維。實施例6取0.32g聚乙二醇400、15g九水合硝酸鋁、65mL去離子水，在20~40°C條件下攪拌混合均勻，得到混合溶液，待鋁鹽完全溶解后，取27.4g硫脲，加入到混合溶液中，攪拌至無不容物。再將混合溶液轉移至帶有聚四氟乙烯內襯的水熱釜中，將水熱釜放入16(TC的烘箱水熱反應24小時，冷卻后，得到固體產物與母液的混合液，將混合液中的固體產物與母液分離，用大量去離子水洗滌分離出來的固體產物，然后把固體產物放在8(TC的真空干燥箱中，真空干燥12小時，得到表面活性劑復合的中間體產物，將所得到的中間體產物在空氣浴中煅燒2小時，控制升溫速率為2°C/min，使得表面活性劑氧化分解，隨后在1100'C條件下煅燒中間體產物3小時，得到多層介孔氧化鋁纖維。取4.0g聚乙二醇一20000、3.75g六水合三氯化鋁和九水合硝酸鋁的混合物、60mL去離子水，在204(TC條件下攪拌混合均勻，得到混合溶液，待鋁鹽完全溶解后，取5.4g尿素，加入到混合溶液中，攪拌至無不容物。再將混合溶液轉移至帶有聚四氟乙烯內襯的水熱釜中，將水熱釜放入16(TC的烘箱水熱反應24小時，冷卻后，得到固體產物與母液的混合液，將混合液中的固體產物與母液分離，用大量去離子水洗滌分離出來的固體產物，然后把固體產物放在8(TC的真空干燥箱中，真空干燥12小時，得到表面活性劑復合的中間體產物，將所得到的中間體產物在空氣浴中煅燒2小時，控制升溫速率為2。C/min,使得表面活性劑氧化分解，隨后在110(TC條件下煅燒中間體產物3小時，得到多層介孔氧化鋁纖維。實施例8取2.0g聚乙二醇一20000、3.75g九水合硝酸鋁、65mL去離子水，在204(TC條件下攪拌混合均勻，得到混合溶液，待鋁鹽完全溶解后，取6.8g硫脲，加入到混合溶液中，攪拌至無不容物。再將混合溶液轉移至帶有聚四氟乙烯內襯的水熱釜中，將水熱釜放入160。C的烘箱水熱反應24小時，冷卻后，得到固體產物與母液的混合液，將混合液中的固體產物與母液分離，用大量去離子水洗滌分離出來的固體產物，然后把固體產物放在80'C的真空干燥箱中，真空干燥12小時，得到表面活性劑復合的中間體產物，將所得到的中間體產物在空氣浴中煅燒2小時，控制升溫速率為2'C/min，使得表面活性劑氧化分解，隨后在110(TC條件下煅燒中間體產物3小時，得到多層介孔氧化鋁纖維。表1是本發明多層介孔氧化鋁纖維的X射線衍射的主要特征峰。表1X射線衍射的主要特征峰<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>從表1可以看出，本發明多層介孔氧化鋁纖維通過氨氣緩釋劑和水熱溫度控制反應的速度，以模板劑聚乙二醇的層層自組裝的方法，水熱制備表面活性劑復合的中間產物，再經煅燒分解處理得到形狀均一的多層介孔氧化鋁纖維。其特殊的多層介孔結構使其在催化劑載體和結構材料等方面具有較大的應用價值。本發明多層介孔氧化鋁纖維的制備方法工藝簡單、操作安全，且成本低。權利要求1.一種多層介孔氧化鋁纖維，其特征在于，纖維的兩端為閉合針尖狀，纖維單獨或成簇存在，纖維的直徑為300～500nm，長度為5～10μm，長徑比為10～30。2.—種制備權利要求1所述的多層介孔氧化鋁纖維的方法，其特征在于，具體按照以下步驟實施，步驟l:按照摩爾比H20:鋁源物質為90330，鋁源物質表面活性劑為50100,取表面活性劑、鋁源物質和水，在204(TC條件下攪拌混合均勻，待表面活性劑和鋁源物質完全溶解后，再加入氨氣緩釋劑，氮氣緩釋劑與鋁源物質的摩爾比為l，得到混合溶液；步驟2:將步驟1得到的混合溶液密封，在80180。C條件下水熱反應1036小時，得到固體產物與母液的混合溶液；步驟3:將步驟2得到的混合溶液中的固體產物與母液分離，洗滌分離出來的固體產物，并真空干燥，得到表面活性劑復合的中間體產物；步驟4:將步驟3得到的表面活性劑復合的中間體產物煅燒，控制升溫速率為2"C/min，待表面活性劑氧化分解后再次煅燒，得到多層介孔氧化鋁纖維。3.根據權利要求2所述的制備多層介孔氧化鋁纖維的方法，其特征在于，所述的表面活性劑選取聚乙二醇一400、聚乙二醇一IOOO、聚乙二醇—2000、聚乙二醇~~4000、聚乙二醇一6000或聚乙二醇一20000中的一種。4.根據權利要求2所述的制備多層介孔氧化鋁纖維的方法，其特征在于，所述的鋁源物質選取六水合三氯化鋁或九水合硝酸鋁中的一種或兩種的混合物。5.根據權利要求2所述的制備多層介孔氧化鋁纖維的方法，其特征在于，所述的氨氣緩釋劑選取尿素或硫脲。全文摘要本發明公開了一種多層介孔氧化鋁纖維及其制備方法，纖維的兩端為閉合針尖狀，纖維單獨或成簇存在，纖維的直徑為300～500nm，長度為5～10μm，長徑比為10～30。通過氨氣緩釋劑和水熱溫度控制反應的速度，以模板劑聚乙二醇的層層自組裝的方法，水熱制備表面活性劑復合的中間產物，再經煅燒分解處理制得。本發明多層介孔氧化鋁纖維，其特殊的多層介孔結構使其在催化劑載體和結構材料等方面具有較大的應用價值。本發明多層介孔氧化鋁纖維的制備方法工藝簡單、操作安全，且成本低。文檔編號C01F7/02GK101445260SQ20081023648公開日2009年6月3日申請日期2008年12月26日優先權日2008年12月26日發明者何選盟,輝劉,孫洪軍,朱振峰,李軍奇,冬楊申請人:陜西科技大學