纳米级铝溶胶
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国内陶瓷涂料研究进展综述摘要:随着涂料工业的发展,一些有机涂料已经不能满足人们的绿色环保、多功能化和优良性能的理念,而陶瓷涂料的发展开启了向高新涂料领域的进展和研究,进一步满足了人们对于提升涂料性能的愿景。
本文主要基于目前现有的国内多种有关陶瓷涂料的研究成果,简明地阐述了各种陶瓷涂料的优良性能,以及其最新的研究发展,同时对这些陶瓷涂料的制备方法和机理进行了归纳,总结,并且进一步提出了一些有关陶瓷涂料的设想和改进。
关键词:耐高温;陶瓷;瓷膜;涂料;涂膜;环保;0前言:陶瓷涂料属于功能涂料领域[1],是一种新型的水性无机涂料。
它是以纳米无机化合物为主要成分,并且以水为分散质,涂装后通常经过低温加热方式固化,形成性能和陶瓷相似的涂膜。
其原料蕴藏丰富,便于开采且价格低廉,进而使其成本也相对传统涂料较低。
其中一些采用了硅烷偶联剂,氢氧化铝胶体制备的陶瓷涂料,具有耐高温、高硬度、不燃无烟、超耐候、环保无毒、色彩丰富、涂装简便等诸多优势。
经过各种新型的改良和增进后,其各种优越的性能和廉价的成本也讲逐渐取代传统涂料。
而传统的有机涂料等,对环境的影响颇为巨大,不仅成品经常排放温室气体导致气候变暖,而且还释放有毒物质于空气中,导致人或动植物的疾病和死亡,其在生产的过程之中也耗能大,不满足我国低碳的理念,并产生各种工业污水或有毒气体。
本文试图对各种陶瓷涂料相关的文献资料进行归纳,分类并总结,从各种试剂的配比及制备方案中分析出陶瓷涂料的一些发展和改进,并进行一些相关的理论设想。
1陶瓷涂料概述1.1成膜机理一般由多种纳米级氧化物,通过改进的溶胶-凝胶[2]等反应,并且在低温下,以水为分散介质,水解固化行成类似陶瓷和玻璃的漆膜。
1.2原料来源陶瓷涂料的原材料来自于极普通的、储量极为丰富的天然矿石和金属氧化物(如:石灰石、粘石英砂),而且生产工艺也不复杂,能耗相对较低。
因而原材料资源十分丰富,这与完全依赖石油化学工业、并以石油为主要原料的有机涂料相比较,不仅具有很大的资源优势,而且更加符合低碳要求。
国内陶瓷涂料研究进展综述摘要:随着涂料工业的发展,一些有机涂料已经不能满足人们的绿色环保、多功能化和优良性能的理念,而陶瓷涂料的发展开启了向高新涂料领域的进展和研究,进一步满足了人们对于提升涂料性能的愿景。
本文主要基于目前现有的国内多种有关陶瓷涂料的研究成果,简明地阐述了各种陶瓷涂料的优良性能,以及其最新的研究发展,同时对这些陶瓷涂料的制备方法和机理进行了归纳,总结,并且进一步提出了一些有关陶瓷涂料的设想和改进。
关键词:耐高温;陶瓷;瓷膜;涂料;涂膜;环保;0前言:陶瓷涂料属于功能涂料领域[1],是一种新型的水性无机涂料。
它是以纳米无机化合物为主要成分,并且以水为分散质,涂装后通常经过低温加热方式固化,形成性能和陶瓷相似的涂膜。
其原料蕴藏丰富,便于开采且价格低廉,进而使其成本也相对传统涂料较低。
其中一些采用了硅烷偶联剂,氢氧化铝胶体制备的陶瓷涂料,具有耐高温、高硬度、不燃无烟、超耐候、环保无毒、色彩丰富、涂装简便等诸多优势。
经过各种新型的改良和增进后,其各种优越的性能和廉价的成本也讲逐渐取代传统涂料。
而传统的有机涂料等,对环境的影响颇为巨大,不仅成品经常排放温室气体导致气候变暖,而且还释放有毒物质于空气中,导致人或动植物的疾病和死亡,其在生产的过程之中也耗能大,不满足我国低碳的理念,并产生各种工业污水或有毒气体。
本文试图对各种陶瓷涂料相关的文献资料进行归纳,分类并总结,从各种试剂的配比及制备方案中分析出陶瓷涂料的一些发展和改进,并进行一些相关的理论设想。
1陶瓷涂料概述1.1成膜机理一般由多种纳米级氧化物,通过改进的溶胶-凝胶[2]等反应,并且在低温下,以水为分散介质,水解固化行成类似陶瓷和玻璃的漆膜。
1.2原料来源陶瓷涂料的原材料来自于极普通的、储量极为丰富的天然矿石和金属氧化物(如:石灰石、粘石英砂),而且生产工艺也不复杂,能耗相对较低。
因而原材料资源十分丰富,这与完全依赖石油化学工业、并以石油为主要原料的有机涂料相比较,不仅具有很大的资源优势,而且更加符合低碳要求。
铝 溶 胶 应 用 简 介铝溶胶是带正电荷的羽毛状氧化铝胶粒分散在水中的胶体溶液。
在各工业领域中的用途甚广,它可与硅溶胶并用,也可单独使用。
现将其用途简单介绍如下:一、在无机纤维及耐火材料工业的应用利用铝溶胶的粘结性、成膜性和耐热性,可将其用作玻璃纤维、石棉、陶瓷纤维等无机纤维的粘结剂,并能成型任意形状。
用铝溶胶和硅酸铝纤维等可制成陶瓷纸,用于铝、钢锭模的脱模材料;将陶瓷纸在硅溶胶中浸润后,便可制成各种形状的冶炼出口槽材料;陶瓷纸还可卷制成反应塔、反应管等优良的保温材料。
铝溶胶与耐火材料粉末或无机纤维混合,可调制成任意粘稠度的耐热被覆材料、灌铸型耐火材料和喷涂材料。
铝溶胶的固态成分几乎全由氧化铝组成,比水玻璃或粘土类材料具有更高的耐热性,且可用作高纯度耐火材料的粘结剂。
将铝溶胶和酸性硅溶胶的混合液喷涂在耐火砖的表面或把耐火砖在该混合液中浸润后,于1200℃以上烧结,即可在耐火砖的表面形成薄膜涂层,这既可使砖的表面更光洁,还可大大提高其耐火性。
(此混合液的建议配比为:AL-10-4铝溶胶100千克 + HS-25酸性硅溶胶30-200千克。
混合后,可根据需要加入适量水调整粘度。
)二、在陶瓷工业中的应用铝溶胶具有较好的耐火性,粘结性和成膜能力,可极广泛地应用于陶瓷器具的制造中。
使用铝溶胶既不会降低原料的耐火性能,又能增加生坯强度。
在氧化铝陶瓷中,既是一种组成成分,又起到粘结剂的作用。
将铝硅酸盐纤维打浆后与铝溶胶混合,再经过滤、滚筒挤干、干燥等工序可制成各种陶瓷制品。
三、在纺织纤维制品中的应用用铝溶胶处理纺织纤维制品,可使制品获得良好的抗静电性和防吸尘性,并可改善织物观感。
丙烯醛、聚丙烯、尼龙、涤纶等合成纤维均可以使用,羊毛、棉花等天然纤维也能使用。
用铝溶胶处理纺织纤维,可明显增加纤维的光滑感。
若与硅溶胶并用,更可成倍地发挥两者的优点,使纤维结实、耐磨、富有弹性,且具有较好的观感;用铝溶胶和硅溶胶的混合液处理渔网和各种网制品,可增加网眼和结点强度,提高耐冲击性能;用之处理登山绳、船用绳等各种绳制品时,可增加纤维对SiO2的吸附量,增大摩擦系数,提高耐磨性。
一种超细纳米铝溶胶及其制备方法与流程下载温馨提示:该文档是我店铺精心编制而成,希望大家下载以后,能够帮助大家解决实际的问题。
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纳米Al2O3对刚玉质耐火材料结构和性能的影响张海霞;李红霞;杨彬【期刊名称】《耐火材料》【年(卷),期】2006(40)6【摘要】在以板状氧化铝、电熔白刚玉、烧结氧化铝微粉为主要原料的刚玉质耐火材料中通过机械混合法和前驱体(铝溶胶)法引入0、0.5%、1.0%、1.5%和2.0%(质量分数,下同)的纳米Al2O3,混练均匀后,以180 MPa的压力压制成125 mm×25 mm×25 mm的试样,于120 ℃干燥12 h后,在硅钼棒电炉中于不同温度(1400 ℃、1500 ℃、1600 ℃和1650 ℃)下保温4 h烧成,然后测定烧成后试样的体积密度、显气孔率、常温抗折强度和高温抗折强度,并采用SEM分析烧成后试样的显微结构.结果表明:以前驱体法引入纳米Al2O3对材料性能的优化效果明显好于机械混合法;在相同的工艺条件下,加入1.5%的纳米Al2O3对提高烧成试样的体积密度、常温抗折强度和高温抗折强度作用最明显;当纳米Al2O3加入量超过1.5%时,烧成试样的强度迅速降低.【总页数】5页(P401-405)【作者】张海霞;李红霞;杨彬【作者单位】中钢集团洛阳耐火材料研究院,洛阳,471039;中钢集团洛阳耐火材料研究院,洛阳,471039;中钢集团洛阳耐火材料研究院,洛阳,471039【正文语种】中文【中图分类】TQ17【相关文献】1.β-Sialon对刚玉质耐火材料性能影响的研究 [J], 洪艳萍;郭玉香;葛诗文2.纳米Al2O3和SiO2对刚玉质耐火材料烧结与力学性能的影响 [J], 赵惠忠;吴斌;汪厚植;张文杰;顾华志;赵俊峰;魏晓芳3.纳米Al2O3对刚玉质浇注料性能的影响 [J], 祝慧;龚伟;李享成;陈平安;朱伯铨4.硅溶胶对莫来石结合刚玉质耐火材料力学性能的影响 [J], 蔡艳芝;杨彬;王刚5.原位生成六铝酸钙对刚玉质多孔材料结构和性能的影响 [J], 熊鑫;王周福;王玺堂;刘浩;马妍因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
纳米级铝溶胶简介纳米级铝溶胶是一种具有高度分散性和可控性的纳米材料,由纳米级颗粒组成。
它具有广泛的应用领域,包括材料科学、催化剂、能源存储等。
本文将介绍纳米级铝溶胶的制备方法、性质和应用。
制备方法溶胶凝胶法溶胶凝胶法是一种常用于制备纳米级铝溶胶的方法。
该方法包括以下步骤:1.溶解:将适量的铝盐(如氯化铝)在溶剂中溶解,形成含有金属离子的溶液。
2.水解:加入适量的碱(如氢氧化钠)使得金属离子发生水解反应,生成氢氧根离子和氢氧化铝沉淀。
3.成核:通过控制反应条件(如温度、pH值等),使得氢氧化铝沉淀形成均匀分散的颗粒。
4.成熟:通过加热或静置等方式,使得颗粒进一步成长并形成稳定的溶胶。
水热法水热法是另一种用于制备纳米级铝溶胶的方法。
该方法利用高温高压的水环境,促进金属离子的水解和成核过程。
具体步骤如下:1.溶解:将适量的铝盐在水中溶解,形成含有金属离子的溶液。
2.水热反应:将溶液置于高温高压的反应器中,通过控制反应时间和温度等条件,使得金属离子发生水解和成核反应。
3.过滤和洗涤:将反应产物进行过滤和洗涤,去除杂质并得到纯净的纳米级铝溶胶。
性质纳米级铝溶胶具有许多独特的性质,包括:1.纳米尺寸效应:由于颗粒尺寸在纳米级别,具有较大的比表面积和更好的催化活性。
2.高度分散性:颗粒均匀分散在溶剂中,不易团聚。
3.可控性:通过调节制备条件可以控制颗粒的尺寸、形状和分布。
应用纳米级铝溶胶在许多领域具有广泛的应用,包括:材料科学纳米级铝溶胶可以作为材料科学中的基础材料,用于制备各种纳米复合材料和功能性材料。
将纳米级铝溶胶与聚合物混合可以得到具有优异力学性能和热稳定性的复合材料。
催化剂纳米级铝溶胶具有较大的比表面积和高度分散性,使其成为理想的催化剂载体。
通过将催化剂活性组分负载在纳米级铝溶胶上,可以提高催化剂的活性和选择性。
能源存储纳米级铝溶胶在能源存储领域也有着广泛的应用。
将纳米级铝溶胶作为电极材料可以制备出高性能的超级电容器和锂离子电池。
纳米铝溶胶纳米铝溶胶是一种非常优秀的材料,由于优异的性能,已被广泛应用于数个领域。
该材料的制备方法简单,价格相对较低,应用范围非常广泛。
本文将从材料性质、制备方法、应用领域和展望等方面进行介绍。
一、材料性质纳米铝溶胶通常指的是直径在1-100纳米的颗粒,这些颗粒由铝氧化物或氢氧化铝经高温煅烧而成,具有以下优异的性能:1、极高的比表面积:由于纳米颗粒的极小尺寸,比表面积极高,因此纳米铝溶胶拥有非常强的吸附能力,在化学、医学等领域的应用广泛。
2、优异的热稳定性:纳米铝溶胶由于其高比表面积和结构的特殊性质,因此对于热处理具有很强的稳定性和抗冲击性能。
3、优异的吸附性:纳米铝溶胶的极高比表面积使其能够承载大量的气体和活性物质,因此可以被广泛应用于催化剂、吸附剂、分离剂、生物医用等领域。
4、优异的光催化性能:纳米铝溶胶能够吸收可见光,并且在阳光照射下产生具有强氧化能力的自由基,因此在环保领域的应用较为突出。
二、制备方法纳米铝溶胶的制备方法主要有两种:溶剂热法和水热法。
1、溶剂热法:铝蜡和表面活化剂分散在有机溶剂中,形成乳浊液,加热至300℃后,热解的过程中表面活化剂燃烧,铝原子被激发出来凝聚形成纳米颗粒。
溶剂热法制备纳米铝溶胶的优点在于制备出来的纳米铝溶胶粒径小、纯度高、分散性好。
2、水热法:利用化学合成原理,铝盐和氢氧化物经过水解、沉淀、过滤等过程精制、分散、转化成铝氧化物或氢氧化铝,然后进行高温煅烧,形成纳米铝溶胶。
水热法制备纳米铝溶胶具有简单易行、成本低、适用于大规模生产等优点。
三、应用领域纳米铝溶胶的应用领域很广泛,下面列举一些典型的应用领域:1、催化剂:纳米铝溶胶具有优异的催化性能,可以被广泛应用于制备无机、有机化合物的过程中。
2、吸附剂:纳米铝溶胶特有的吸附性能,能够被用来吸附有毒有害物质,保护人类健康和环境。
3、分离剂:纳米铝溶胶可以通过特殊的化学反应来实现金属、非金属的分离,具有很好的工业应用前景。
铝 溶 胶 应 用 简 介铝溶胶是带正电荷的羽毛状氧化铝胶粒分散在水中的胶体溶液。
在各工业领域中的用途甚广,它可与硅溶胶并用,也可单独使用。
现将其用途简单介绍如下:一、在无机纤维及耐火材料工业的应用利用铝溶胶的粘结性、成膜性和耐热性,可将其用作玻璃纤维、石棉、陶瓷纤维等无机纤维的粘结剂,并能成型任意形状。
用铝溶胶和硅酸铝纤维等可制成陶瓷纸,用于铝、钢锭模的脱模材料;将陶瓷纸在硅溶胶中浸润后,便可制成各种形状的冶炼出口槽材料;陶瓷纸还可卷制成反应塔、反应管等优良的保温材料。
铝溶胶与耐火材料粉末或无机纤维混合,可调制成任意粘稠度的耐热被覆材料、灌铸型耐火材料和喷涂材料。
铝溶胶的固态成分几乎全由氧化铝组成,比水玻璃或粘土类材料具有更高的耐热性,且可用作高纯度耐火材料的粘结剂。
将铝溶胶和酸性硅溶胶的混合液喷涂在耐火砖的表面或把耐火砖在该混合液中浸润后,于1200℃以上烧结,即可在耐火砖的表面形成薄膜涂层,这既可使砖的表面更光洁,还可大大提高其耐火性。
(此混合液的建议配比为:AL-10-4铝溶胶100千克 + HS-25酸性硅溶胶30-200千克。
混合后,可根据需要加入适量水调整粘度。
)二、在陶瓷工业中的应用铝溶胶具有较好的耐火性,粘结性和成膜能力,可极广泛地应用于陶瓷器具的制造中。
使用铝溶胶既不会降低原料的耐火性能,又能增加生坯强度。
在氧化铝陶瓷中,既是一种组成成分,又起到粘结剂的作用。
将铝硅酸盐纤维打浆后与铝溶胶混合,再经过滤、滚筒挤干、干燥等工序可制成各种陶瓷制品。
三、在纺织纤维制品中的应用用铝溶胶处理纺织纤维制品,可使制品获得良好的抗静电性和防吸尘性,并可改善织物观感。
丙烯醛、聚丙烯、尼龙、涤纶等合成纤维均可以使用,羊毛、棉花等天然纤维也能使用。
用铝溶胶处理纺织纤维,可明显增加纤维的光滑感。
若与硅溶胶并用,更可成倍地发挥两者的优点,使纤维结实、耐磨、富有弹性,且具有较好的观感;用铝溶胶和硅溶胶的混合液处理渔网和各种网制品,可增加网眼和结点强度,提高耐冲击性能;用之处理登山绳、船用绳等各种绳制品时,可增加纤维对SiO2的吸附量,增大摩擦系数,提高耐磨性。
铝溶胶胶体颗粒比表面积的测定方法文建军【摘要】铝溶胶是催化裂化催化剂制备中最重要的粘结剂之一.由于铝溶胶在干燥过程中颗粒从纳米级可以长大到微米级,目前尚没有铝溶胶比表面积测定的报道.采用将一定量的铝溶胶预先高度分散到大孔硅胶孔道内,从而避免铝溶胶颗粒在干燥过程中的长大,将其干燥后测定其比表面积,外推到铝溶胶含量,采用BET法测得铝溶胶比表面积为310 m2/g.%Alumina sol is one of the most important binders for the fluid catalytic cracking catalysts.Up to now there is no report on the determination of the specific surface area of alumina sol due to the sintering of nano-alumina particles during the drying process.Alumina sol is dispersed to pores of silica gel and is dried without sintering,the determined specific surface area of alumina sol is 310 m2/g.【期刊名称】《湖南师范大学自然科学学报》【年(卷),期】2013(036)003【总页数】4页(P56-59)【关键词】铝溶胶;比表面积;粘结剂;催化裂化【作者】文建军【作者单位】中国石化催化剂有限公司,中国北京100029【正文语种】中文【中图分类】TQ426.6催化裂化催化剂最主要的活性组元通常为分子筛,为了保障催化剂的强度通常需要加入粘结剂(原位晶化技术除外).目前常用的粘结剂包括铝溶胶、拟薄水铝石、硅溶胶、磷酸铝胶、硅铝胶.Magee等人[1]给出了几种粘结剂的比表面积:拟薄水铝石比表面积大约为300 m2/g,铝溶胶约在60~80 m2·g-1之间,硅溶胶约为20 m2·g-1.由于铝溶胶优异的粘结性能,自上个世纪八十年代开始,催化裂化催化剂中开始大量使用铝溶胶作为粘结剂[2].由于拟薄水铝石比表面积大但粘结性能稍差,而铝溶胶粘结性能好但比表面积偏小,因此,目前国内催化裂化催化剂普遍采用双铝粘结剂[3-5].目前催化裂化催化剂中所用铝溶胶通常采用金属铝与盐酸反应制备[6-7].通常认为铝溶胶中主要粒子为[Al13O4(OH)12]7+,其直径接近1 nm[1,8-12].由于铝溶胶在干燥过程中颗粒极易长大,使得铝溶胶比表面积的测定非常困难,目前还没有测定铝溶胶比表面积的文献报道.而铝溶胶的粘结性能及催化性能都与其比表面积有关[10-14],因此建立铝溶胶比表面积的测定方法是非常有意义的.1 实验部分1.1 试验原料铝溶胶(氧化铝质量分数20.0%)、硅胶(比表面积325.7 m2·g-1)和去离子水,均取自中石化催化剂长岭分公司.1.2 铝溶胶-硅胶混合材料制备硅胶使用前先120 ℃干燥24 h.按表1中所给的比例把硅胶和铝溶胶混合10 min(其中铝溶胶以氧化铝计),然后120 ℃干燥24 h,研磨粉碎制备成氧化铝质量分数低于25.0%的SA-716(SA-7162-7166)系列样品,及氧化铝质量分数高于25.0%的SA-905(SA-9051-9056)系列样品,其中铝溶胶-硅胶混合物各组分质量分数见表1.表1 各组分质量比例表Tab.1 Chemical compositions of samplesSamplesSA-7161SA-7162SA-7163SA-7164SA-7165SA-7166wSilicasol(S)∕%100.098.195.691.684.678.6wAluminasol(A)∕%0.01.94.48.415.421.4SamplesSA-9051SA-9052SA-9053SA-9054SA-9055SA-9056wSilica sol(S)∕%75.070.060.050.035.00.0wAluminasol(A)∕%25.030.040.050.065.0100.01.3 比表面积和孔体积测定采用低温静态氮吸附容量法测定比表面积和孔体积.实验仪器为美国Micromeritics公司ASAP 2405N V1.01自动吸附仪;样品在1.33×10-2 Pa及300 ℃下抽真空脱气4 h后,以N2为吸附质,在77.4 K下等温吸附、脱附,测定等温线.按BET公式计算比表面积(SBET);测定相对压力p/p0=0.98时样品吸附N2的体积,将其换算为液氮体积,即样品的孔体积(Vpore).2 结果与讨论用低温静态氮吸附容量法测得的铝溶胶-硅胶混合物SA-716系列和SA-905系列共12个样品的比表面积SASA和孔体积数据结果见表2.当铝溶胶的含量为0时即为硅胶比表面积SAS.设铝溶胶中粒子为球形,在硅胶表面单粒子吸附时不影响硅胶比表面积,则铝溶胶-硅胶混合物比表面积为硅胶和铝溶胶各自比表面积与其质量百分含量的加权之和,即:铝溶胶-硅胶混合物比表面积SASA=硅胶比表面积SAS×硅胶含量+铝溶胶比表面积SAA×铝溶胶含量.因此,经过干燥后混合物中铝溶胶比表面积SAA为:铝溶胶比表面积SAA=(铝溶胶-硅胶混合物比表面积SASA -硅胶比表面积SAS×硅胶含量)/铝溶胶含量.两个系列样品的SASA、Vpore测定数据和SAA及ΔVpore/Vpore的测算结果见表2.表2 铝溶胶-硅胶混合物的比表面积和孔体积数据Tab.2 Surface areas and pore volumes of samplesSampleswAlumina sol/%Surface areas/(m2·g-1)Pore volumes/(mL·g-1)SASASAAVporeΔVpore/VporeSilicasol(S)0325.70.9320SA-71621.9325.43100.898-1.7%SA-71634.4320.22160.854-3.8%SA-71648.4317.42270.765-8.7%SA-716515.4316.32650.635-14.0%SA-716621.4315.62790.486-20.8%SA-905125.0288.01750.466-18.7%SA-905230.0277.21640.383-20.2%SA-905340.0266.91790.254-19.7%SA-905450.0220.91160.169-15.9%SA-905565.0137.5360.105-8.3%Alumina sol(A)1001.61.60.0按照BJH分析方法分析了SA-7162-7166、SA-9051-9055中孔分布见图1.图1 样品SA-7162-7166、SA-9051-9055中孔分布图Fig.1 Pore size distribution of sample SA-7162-7166 and SA-9051-9055从表2可见,纯的铝溶胶干燥后铝溶胶比表面积SAA仅为1.6 m2·g-1,表明干燥过程中存在严重的烧结问题.随着铝溶胶-硅胶中铝溶胶含量的不断降低,铝溶胶比表面积SAA逐渐增大,在铝溶胶含量为1.9%时SAA为310 m2·g-1,与拟薄水铝石比表面积相当.TEM显示铝溶胶粒径3~6 nm,与拟薄水铝石一次粒子直径相当,因此如果干燥过程中铝溶胶颗粒不长大,其干燥后比表面积应该与拟薄水铝石相当.在铝溶胶含量为1.9%的情况下,铝溶胶全部被分散到硅胶孔道内被硅胶孔道分割开来,干燥过程中无法再长大.表1和图2显示,在铝溶胶质量分数为0~20%范围内,硅胶-铝溶胶干燥后混合物的孔体积变化值ΔVpore/Vpore几乎等于铝溶胶的质量分数A(ΔVpore/Vpore=0.030-0.961 22 A,线性相关系数为-0.998).说明铝溶胶完全进入硅胶的孔道内,填充孔道.图1也清楚显示,硅胶10 nm的中孔体积随铝溶胶加入量的增加而减少.图2 样品SA-7162-7166孔体积随着铝溶胶含量增加变化值 Fig.2 Pore volume pattern of sample SA-7162-7166 with the increasing of Alumina sol percentage图3 孔体积随着铝溶胶含量增加变化值Fig.3 Pore volume pattern of sample with the increasing of Alumina sol percentage硅胶BET孔体积0.93 mL·g-1,水滴法孔体积应该要大一些,假定为1.0 mL·g-1,铝溶胶密度为1.33 g/mL,1.00 g硅胶饱和吸附铝溶胶的量(以氧化铝计)为1.33×0.20=0.27 g,相当于硅胶-铝溶胶混合物中铝溶胶质量分数为21%.因此,当硅胶-铝溶胶混合物中铝溶胶质量分数大于20%以后,就会有部分铝溶胶游离于硅胶之外,这部分铝溶胶也就不会填充硅胶的中孔,如图3所示,在铝溶胶质量分数大于20%以后,ΔVpore/Vpore不再随铝溶胶含量的增加而减少,而是随铝溶胶含量增加而增加.这是由于游离于硅胶之外的铝溶胶干燥过程中也会形成中孔导致中孔体积增加.如果把铝溶胶质量分数为20%的硅胶-铝溶胶混合物干燥后再浸渍铝溶胶,铝溶胶应该会继续填充在中孔孔道内导致中孔体积进一步减少.这种情况下,中孔材料可以称为“粘结剂的捕集器”,由于粘结剂填充到中孔材料的孔道内必将导致催化剂强度不合格.3 结论采用将一定量的铝溶胶预先高度分散到大孔硅胶孔道内,从而避免铝溶胶颗粒在干燥过程中的长大,将其干燥后测定其比表面积,外推到铝溶胶含量,采用BET法测得铝溶胶比表面积为310 m2/g.中孔材料与铝溶胶混合后铝溶胶会吸附在中孔材料的中孔孔道内,一方面造成中孔材料的中孔孔体积减少,另一方面由于粘结剂填充到中孔材料的孔道内导致催化剂强度变差.参考文献:[1] MAGEE J S, MITCHELL M M. 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纳米级铝溶胶
简介
纳米级铝溶胶是一种具有纳米尺度的铝颗粒悬浮液,具有广泛的应用前景。
本文将详细探讨纳米级铝溶胶的制备方法、物理化学性质、应用领域等相关内容。
制备方法
纳米级铝溶胶的制备方法多种多样,下面介绍其中几种常用的方法:
水热法
1.将氢氧化铝或铝酸盐溶解在腐蚀性较小的溶液中;
2.在高温高压条件下进行水热处理,使溶液中的铝离子析出并形成纳米颗粒;
3.经过洗涤和干燥,得到纳米铝溶胶。
气相凝胶法
1.将有机铝化合物喷入高温气流中,通过气相反应形成纳米粒子;
2.粒子在气流中冷却凝胶,生成纳米铝溶胶;
3.经过洗涤和干燥,得到纳米铝溶胶。
硅溶胶模板法
1.制备具有一定孔隙结构的硅溶胶模板;
2.将硝酸铝溶液注入硅溶胶模板中,使铝溶液渗透进入模板孔隙;
3.在适当温度下煅烧硅溶胶模板,模板燃烧分解,同时铝溶液反应生成纳米铝
粒子;
4.经过洗涤和干燥,得到纳米铝溶胶。
物理化学性质
纳米级铝溶胶具有一系列特殊的物理化学性质,包括:
形貌和尺寸
纳米级铝溶胶的形态多样,可以是球形、棒状、片状等。
其粒径通常在10-100纳米之间,具有较大的比表面积。
稳定性
纳米级铝溶胶具有较好的稳定性,不易聚集或沉淀。
这归功于溶胶表面覆盖了一层稳定剂或通过表面修饰来实现。
光学性质
纳米级铝溶胶表现出特殊的光学性质,如表面等离子共振(Surface Plasmon Resonance, SPR)效应。
由于其粒径接近光波长,当受到光照射时,会产生强烈的吸收、散射和透射现象。
热性质
纳米级铝溶胶具有较高的热导率和蓄热性能,可用于制备新型的热界面材料和热储存材料。
应用领域
纳米级铝溶胶具有广泛的应用前景,以下是几个主要的应用领域:
催化剂
纳米级铝溶胶可以用作载体催化剂的活性组分,广泛应用于有机合成、环境保护和能源领域。
水处理
通过将纳米级铝溶胶添加到水中,可以实现高效去除水中有机物、重金属离子和细菌等污染物,具有重要的水处理应用价值。
功能材料
纳米级铝溶胶可以通过表面修饰和复合方法,制备出具有特殊功能的材料,如光催化材料、传感器和电子器件等。
能源存储
纳米级铝溶胶可用于制备锂离子电池和超级电容器等能源存储器件中的电极材料,提高电池的能量密度和循环寿命。
总结
纳米级铝溶胶作为一种重要的纳米材料,具有粒径小、表面积大、物理化学性质特殊等独特优势。
通过不同的制备方法可以得到形态和尺寸不同的纳米铝溶胶,其稳定性和特殊的物理化学性质使其在催化剂、水处理、功能材料和能源存储等领域具有广泛的应用前景。
随着纳米技术的不断发展,纳米级铝溶胶必将在更多领域发挥其重要作用。