现代化工

现代化工 ›› 2026, Vol. 46 ›› Issue (4) : 107-115. DOI: 10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2026.04.019

科研与开发

烷氧基铝水解工艺参数影响规律的研究

甄玉杰 ¹ ,
翟昊冉 ¹ ,
雷天宇 ² ,
郭振莲 ² ,
王小燕 ² ,
王兴之 ² ,
牟庆平 ² ,
南军 ³ ,
柴永明 ¹ ,
刘宾 ¹^,^*

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Study on influence law of alkoxylated aluminum hydrolysis process parameters

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Received		Published
2025-07-08		2026-04-20
Issue Date	Revised Date
2026-04-16	2025-07-08

PDF (3344K)

摘要

对烷氧基铝水解工艺进行深入研究,系统考察了水解液滴加速率、老化温度、老化压力、n(H⁺)/n(Al³⁺)及n(NH₃·H₂O)/n(Al³⁺)对拟薄水铝石结构性能的影响。结果表明,水解速率为2 mL/min时结晶度最佳;老化温度升高会导致颗粒致密化产生团聚作用;老化压力可调控孔径分布;适量碱促进凝胶小颗粒形成;适量酸增大孔容,减小孔径。正交实验显示老化温度对孔径、比表面积和孔容影响最显著。在老化温度20℃、水解速率2 mL/min、老化压力1 MPa、n(H⁺)/n(Al³⁺)=0.1条件下可获得理想孔结构与高比表面积的拟薄水铝石。

Abstract

The hydrolysis process of alkoxylated aluminum was thoroughly investigated,and the effects of hydrolysis droplet acceleration rate,aging temperature,aging pressure,n(H⁺)/n(Al³⁺) and n(NH₃·H₂O)/n(Al³⁺) on the structural properties of pseudo-boehmite were systematically examined.The results showed that the crystallinity was optimal at a hydrolysis rate of 2 mL·min^-1;the increase in aging temperature led to agglomeration of the particles by densification;the aging pressure could regulate the pore size distribution;the appropriate amount of alkali promoted the formation of small gel particles;and the appropriate amount of acid increased the pore volume and decreased the pore size.Orthogonal experiments showed that the aging temperature had the most significant effect on pore size,specific surface area and pore volume.The proposed thin hydrotalcite with ideal pore structure and high specific surface area can be obtained under the conditions of aging temperature of 20℃,hydrolysis rate of 2 mL·min^-1,aging pressure of 1 MPa,and n(H⁺)/n(Al³⁺)=0.1.

Graphical abstract

关键词

烷氧基铝 / 氧化铝 / 拟薄水铝石 / 水解 / 异丙醇铝

Key words

alkoxy aluminum / alumina / pseudo-boehmite / hydrolysis / aluminum isopropoxide

引用本文

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甄玉杰,翟昊冉,雷天宇,郭振莲,王小燕,王兴之,牟庆平,南军,柴永明,刘宾. 烷氧基铝水解工艺参数影响规律的研究[J]. , 2026, 46(4): 107-115 DOI:10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2026.04.019

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高纯氧化铝材料具有比表面积大及孔结构丰富等诸多优点,常用于催化剂或催化剂载体^[1-4]。活性氧化铝的孔结构、比表面积和表面酸碱性等关键性质,在很大程度上取决于拟薄水铝石的特定特性^[5-6]。随着高纯氧化铝在催化领域应用需求的不断扩大,作为其前驱体的拟薄水铝石(SB粉)的高效制备及性能优化研究具有重要的学术价值和实际应用前景。因此,开发具有理想特性的拟薄水铝石对于制得高性能活性氧化铝至关重要。

烷氧基铝水解技术制备拟薄水铝石是高纯度铝屑与烷氧基醇在催化剂的帮助下进行反应生成烷氧基铝^[7-9]。然后,利用重结晶或减压蒸馏等方法对烷氧基铝盐进行净化,以得到高纯度的产品。水解这些烷氧基铝盐可以产生高质量的拟薄水铝石,进一步经过焙烧处理后转化为氧化铝。烷氧基铝水解法生产拟薄水铝石的工艺流程见图1。

水解法生产拟薄水铝石相应的化学方程式如式(1)~(3)所示。

(1)$2 \mathrm{Al}+6 \mathrm{ROH} \xrightarrow{\text { 催化剂 }} 2 \mathrm{Al}(\mathrm{OR})_{3}+3 \mathrm{H}_{2} \uparrow$

(2)$\begin{array}{c}\mathrm{Al}(\mathrm{OR})_{3}+(2+x) \mathrm{H}_{2} \mathrm{O} \longrightarrow \\\mathrm{AlOOH} \cdot x \mathrm{H}_{2} \mathrm{O} \downarrow+3 \mathrm{ROH}\end{array}$

(3)$2 \mathrm{AlOOH} \cdot x \mathrm{H}_{2} \mathrm{O} \xrightarrow{\Delta} \mathrm{Al}_{2} \mathrm{O}_{3}+(2 x+1) \mathrm{H}_{2} \mathrm{O}$

在制备拟薄水铝石时,通常选择异丙醇作为反应介质,不仅能够避免反应速度过慢和固体覆层的形成,而且有助于生产具有优化孔隙特性的高性能γ-Al₂O₃,从而为丙烷脱氢等化学反应提供更加适宜的催化剂载体^[10-11]。在采用烷氧基铝水解法时,精确控制水解和老化步骤的工艺条件,是制备高性能γ-Al₂O₃的关键。目前国内研究者主要关注使用短链烷氧基铝盐的整个生产过程。

烷氧基铝盐的水解步骤对产物的晶型、孔结构、比表面积以及形态等特性有重要影响。于严淏^[12]发现通过调节水与烷氧基铝盐的比例、水解温度和水解助剂的量可以影响产物的物理性质,如比表面积、孔容和氧化铝含量。刘袁李^[13]探讨了水量对水解产物结构的影响,指出当水和异丙醇的比例达到一定值时,产物从无定形转变为具有特定相的拟薄水铝石,随着水量的增加,产物的比表面积和孔容呈下降趋势。王程民^[14]通过优化水解条件成功制备出具有高比表面积和大孔容的拟薄水铝石。杨彦鹏等^[15]工作展示了通过控制水热老化条件,如pH和硝酸的加入量,可以调控拟薄水铝石的晶体形态和物理性质,进一步优化了材料。本文采用异丙醇铝为原料,研究水解过程中水解液的滴加速率、老化温度、老化压力、碱度、酸度对拟薄水铝石性质的影响,并通过正交实验对异丙醇铝的水解和老化过程进行优化,初步形成拟薄水铝石的可控制备方法,以期为烷氧基铝水解制备拟薄水铝石工艺在进一步应用开发中的设计和制备提供指导。

1 材料与试剂

1.1 材料与试剂

异丙醇、氨水、盐酸,购于国药集团化学试剂有限公司;铝片,购于上海阿拉丁生化科技股份有限公司;3A分子筛,购于上海麦克林生化科技股份有限公司;实验用水为去离子水。

1.2 仪器

P300型马弗炉,德国Nebertherm公司;DZG-6020型真空干燥箱,上海森信实验仪器有限公司;高压反应釜,北京世纪森朗实验仪器有限公司;X’pert MPD-Pro型X射线衍射仪(XRD),荷兰PANalytical公司;布鲁克VERTEX70V型红外光谱仪(FT-IR),赛尔网络有限公司;ASAP2010型低温N₂物理吸附仪,美国麦克公司。

2 实验方法

2.1 异丙醇铝的制备

(1)原料预处理:将烷氧基醇用干燥剂脱水36 h;铝片经酸洗去除氧化膜,乙醇清洗后真空干燥备用。

(2)烷氧基铝合成:将铝片(2.00 g)与异丙醇(29 mL,摩尔比1∶5)加入高压反应釜,置换空气后充氮气至2 MPa,于110~200℃、100~350 r/min下反应。待压力、温度骤升表明反应启动,降温至80℃后卸压,收集异丙醇铝溶液。

(3)水解与老化:将异丙醇铝溶液转移至75℃异丙醇中搅拌10 min,恒速滴加水解液。水解完成后,经特定温度/压力老化,去除溶剂及水分。

(4)干燥:120℃真空干燥360 min后得到拟薄水铝石产品。实验室制备拟薄水铝石流程图见图2。

2.2 水解液滴加速率的影响

实验条件设定为水解温度为75℃、醇与铝的摩尔比为5∶1、水与铝的摩尔比为6∶1,并在20℃及0.1 MPa的条件下进行3 h的老化处理考察0.5~4 mL/min的水解液滴加速率对最终产品属性的影响规律。

2.3 老化温度的影响

实验条件设定为水解温度为75℃、醇与铝的摩尔比为5∶1、水与铝的摩尔比为6∶1,以2 mL/min的速率加入水解液,老化过程的压力维持在0.1 MPa,且持续时间为3 h。将新鲜制备的水解产物等量分成5份,分别装入水热合成釜中,并置于鼓风干燥箱,考察老化温度对拟薄水铝石特性的影响,深入认识拟薄水铝石在不同老化温度下的性能变化规律。

2.4 老化压力的影响

实验条件设定为水解温度为75℃、异丙醇与铝的摩尔比为5∶1、水与铝的摩尔比为6∶1、以2 mL/min的速率加入水解液,老化过程的温度维持在20℃,且持续时间为3 h。通过将新鲜制备的水解产物等量分成3份,分别装入高压釜中,充入氮气,考察老化压力对拟薄水铝石特性的影响规律。

2.5 水解液碱度的影响

实验条件设定为水解温度为75℃、烷氧基醇与铝的摩尔比为5∶1、水与铝的摩尔比为6∶1,以 2 mL/min的速率加入水解液,老化过程的温度维持在20℃,压力维持常压,且持续时间为3 h。通过将新鲜制备的异丙醇铝溶液等量分成4份,考察不同碱浓度对水解产物性质的影响规律。

2.6 水解液酸度的影响

实验条件设定为水解温度为75℃、醇与铝的摩尔比为5∶1、水与铝的摩尔比为6∶1,以2 mL/min的速率加入水解液,老化过程的温度维持在20℃,压力维持常压,且持续时间为3 h。通过将新鲜制备的异丙醇铝溶液等量分成4份,控制水解过程中引入的H⁺与Al³⁺的摩尔比值,考察酸引入量对水解产物的影响规律。

3 结果与分析

3.1 水解液滴加速率的影响

水解液滴加速率^[16]在一定范围内可以调节异丙醇铝的水解和成核,进而对生成的拟薄水铝石的孔隙大小和孔隙体积等微观结构特性产生影响。

3.1.1 XRD分析

不同水解液滴加速率下样品的XRD图谱见图3(a)。由图3(a)可知,所有样品均为拟薄水铝石相。随着水解液滴加速率增加,衍射峰强度先增强后减弱,表明结晶度先升高后降低。这可能是因为异丙醇分子取代铝的配体,降低了缔合稳定性。当滴加速率为0.5 mL/min时,异丙醇铝的配位数增加,相容性增强;而滴加速率超过阈值后,水和烷氧基铝盐分子迅速接触导致快速水解反应促使大颗粒形成。实验表明,控制水解液滴加速率在适宜范围至关重要。过快或过慢均不利于产物结晶:速率过快会导致快速水解形成大颗粒,需延长搅拌时间,使颗粒生长不均;速率过慢则因异丙醇配位作用增强而降低结晶性。

3.1.2 FT-IR分析

图3(b)为拟薄水铝石样品在水解液不同滴加速率下的FT-IR图。3 462 cm^-1和1 635 cm^-1处的特征峰证实产物中存在吸附水分子。研究发现 1 073 cm^-1处Al—O—H振动峰强度随滴加速率增加呈先升后降趋势,在2 mL/min时达到峰值。这一现象可解释为:滴加速率过低时,异丙醇溶剂化效应导致OH^-基团被取代;适度提高速率促进水解反应,增加Al—O—H基团浓度,有利于晶体形成;而速率过快则导致OH^-分布不均,使其以吸附态为主,引发颗粒团聚,结晶度下降,这与XRD结果一致。

3.1.3 孔结构分析

图3(c)显示所有样品均呈现Ⅳ型等温线特征(P/P₀>0.65出现滞后环),证实材料具有介孔结构。当水解液滴加速率小于2 mL/min时,样品表现为H3型滞后环,无显著吸附平台;而滴加速率大于2 mL/min时,吸附曲线出现平台且滞后环转变为H2型[图3(d)]。这一变化表明:随着滴加速率提高,材料孔结构从狭缝孔向墨水瓶型转变,且孔径分布向小尺寸方向偏移。

由表1可以看出,当滴加速率大于2 mL/min时,孔径有所减小,滴加速率增加,平均孔径先增大后减小,比表面积和孔容总体趋于减小。图3(d)显示,滴加速率为2 mL/min时,孔径分布最宽,大孔占比最高,平均孔径为11.61 nm。结合XRD图和红外谱图分析可知,当水解液滴加速度过小时,异丙醇分子占比较大,抑制了晶核稳定形成,导致无定形态增多、孔径较小;但同时异丙醇分子抑制颗粒团聚,使制得的拟薄水铝石比表面积和孔容较大。滴速提高后,水分子占比增加,颗粒团聚加剧,比表面积和孔容下降。

3.2 老化温度的影响

老化温度描述了拟薄水铝石在特定温度条件下,保持稳定状态所需维持的时长^[17]。

3.2.1 XRD分析

拟薄水铝石样品在不同老化温度下的XRD图谱见图4(a)。随着老化温度升高,拟薄水铝石XRD特征衍射峰(2θ=14.5、28.2、38.3、48.9、64.9、71.9°)强度增强、半峰宽变窄,表明结晶度和晶粒尺寸增大。特别值得注意的是,28.2°处(120)晶面衍射峰相对强度的显著提升,反映出该晶面的择优生长趋势。这一现象归因于温度升高增强了分子动能,促进了晶粒聚集和定向生长。同时,(120)晶面间距的减小表明氢键作用增强,导致材料羟基含量增加,晶体结构更加致密稳定。

3.2.2 FT-IR分析

拟薄水铝石样品在不同老化温度下的FT-IR图谱见图4(b)。分析显示,在波数3 462、3 081、1 635、1 073、735、613 cm^-1以及485 cm^-1处,不同老化温度制备的拟薄水铝石均在特征波数处呈现典型吸收峰。随着温度升高,3 081 cm^-1和1 073 cm^-1处的(Al)O—H振动峰显著增强,表明OH^-基团对称性提高,结构水含量增加。这一现象证实了老化温度升高促进氢键作用下(Al)O—H基团的有序排列,从而提升产物结晶度。

3.2.3 孔结构分析

由图4(c)不同温度老化下拟薄水铝石的吸脱附曲线可知,不同老化温度下拟薄水铝石均呈现Ⅳ型等温线,证实其介孔结构特征。温度变化显著影响孔道形貌:20~50℃时H3型滞后环表明存在狭缝孔;100~150℃时H2(b)型滞后环及吸附平台显示墨水瓶型孔道;200℃时又恢复为H3型滞后环,表明孔道结构重新转变为狭缝形。这一变化规律揭示了老化温度对孔道形貌的可控调节作用。

表2和图4(d)的孔径分布图提供了不同老化温度下产物孔结构的具体数据,可知老化温度对拟薄水铝石孔结构影响显著。温度从20℃升至200℃时,比表面积由403 m²/g降至118 m²/g,孔容先降后稳,平均孔径呈Ⅴ型变化。老化温度超过50℃出现双峰分布,最可几孔径逐渐增大。结合XRD和FT-IR分析表明:温度低于100℃时,(120)晶面择优生长导致颗粒聚集填充孔隙,孔结构由均匀狭缝孔向墨水瓶孔转变;超过100℃后,晶面间距减小引发结构致密化,小孔合并形成大孔,孔结构重新趋于规则狭缝孔分布,致使平均孔径增大。这一演变过程与晶体生长动力学和结构重组密切相关。

3.3 老化压力的影响

3.3.1 XRD分析

拟薄水铝石样品在不同压力老化下的XRD图谱见图5(a),显示不同压力下制备的样品均呈现拟薄水铝石特征XRD衍射峰(2θ=14.5、28.2、38.3、48.9、64.9、71.9°)。随着压力增加,衍射峰形保持稳定,表明材料结晶度对压力变化不敏感。这种优异的压力稳定性使拟薄水铝石成为理想的催化剂载体材料,特别适用于高压催化反应环境,为高压催化材料开发提供了重要参考。

3.3.2 FT-IR分析

拟薄水铝石样品在不同压力老化下的FT-IR图谱如图5(b)所示。由5(b)可知,随着老化压力的逐渐加大,3 081 cm^-1处拟薄水铝石(Al)—O—H基团的对称伸缩振动峰,以及1 073 cm^-1处Al—O—H弯曲振动峰的强度整体呈微弱下降趋势,表明在拟薄水铝石产品中的部分(Al)—O—H随着压力的增加正在逐步破裂,对称性降低,结构水含量下降,这会造成拟薄水铝石的部分孔道坍塌,孔径减小。

3.3.3 孔结构分析

由图5(c)拟薄水铝石在不同压力老化下的N₂吸附-脱附曲线可知,在0.1、1 MPa和3.5 MPa的老化压力条件下,所得拟薄水铝石的吸脱附曲线均遵循Ⅳ型等温线,呈现H3类型的滞后环,在较高的P/P₀处未出现吸附平台。说明制备的样品具有介孔级别的孔径和平板式狭缝形状的孔道。此外,观察到随着老化压力的增长,滞后环的位置没有明显的变动,这意味着部分最小介孔孔径保持不变。

根据表3中不同压力老化下制备的拟薄水铝石孔结构数据及图5(d)孔径分布图可知,随着老化压力升高,拟薄水铝石的最可几孔径稳定在11 nm左右,但孔径分布趋于集中,大孔向中等孔径转化。压力增加导致比表面积下降而孔容略有上升,平均孔径保持稳定。这表明高压条件促使部分孔道坍塌(减少孔数量),同时高压氮气分子的渗透作用又扩大了剩余孔道,从而形成更集中的孔径分布。

3.4 水解液碱度的影响

氢氧化铝浆液的pH是影响拟薄水铝石晶粒生长方式的关键因素^[18-19]。

3.4.1 XRD分析

不同n(NH₃·H₂O)/n(Al³⁺)所得产物的XRD图谱见图6(a)。由图6(a)可以看出,不同n(NH₃·H₂O)/n(Al³⁺)条件下所得产物均保持拟薄水铝石特征相。随着碱铝比增加,XRD特征峰强度略有降低,这主要源于两个因素:(1)氨水解离产生的羟基离子加速水解过程,导致颗粒不规则生长;(2)氨水受热分解释放的氨气冲击凝胶结构,使其结构松散化。这两个因素共同作用导致材料结晶度下降。

3.4.2 FT-IR分析

n(NH₃·H₂O)/n(Al³⁺)所得水解产物的FT-IR谱图如图6(b)所示。在红外光谱的不同波长处,如3 462、3 081、1 635、1 073、735、613 cm^-1及485 cm^-1,均出现显著的吸收峰。这些吸收峰的存在证实了所生成的水解产物为拟薄水铝石。进一步分析显示,随着溶液中碱度的增加,拟薄水铝石的特征衍射峰强度有所提升,特别是在3 462、3 081 cm^-1和1 073 cm^-1的波数位置尤为明显。这一变化表明,随着氨水添加量的增多,提供了充足的OH^-基团参与反应。

3.4.3 孔结构分析

由图6(c)可以看出,不同n(NH₃·H₂O)/n(Al³⁺)制备的拟薄水铝石N₂吸脱附曲线均遵循Ⅳ型等温线,这表明,通过调整氨水的引入量获得的拟薄水铝石均具有介孔结构,孔尺寸分布在介孔范围内。且随着n(NH₃·H₂O)/n(Al³⁺)的增加,水解产物在相对压力0.55左右均开始产生滞后环,且在相对压力较高处未出现吸附平台,说明几种产物含有相同的最小孔径且孔道类型均归属于H3型滞后环,为狭缝型孔道。

表4和图6(d)数据显示,随着n(NH₃·H₂O)/n(Al³⁺)增加,拟薄水铝石的比表面积呈现先增后减趋势,孔容持续降低,平均孔径先减后增。这一变化源于双重作用机制:在低碱铝比时,NH₃·H₂O分解产生的NH₃气体和OH^-促进形成多孔小颗粒结构;而当碱铝比超过阈值后,Al(OH)_x(OR)_3-_x中x值增大导致颗粒团聚生长,同时热分解NH₃使孔壁疏松,造成小孔合并为大孔及部分孔道坍塌,从而引起孔结构参数的规律性变化。

3.5 水解液酸度的影响

烷氧基铝水解过程中加酸处理,可调控拟薄水铝石的晶粒尺寸及胶溶程度^[20-21]。

3.5.1 XRD分析

不同n(H⁺)/n(Al³⁺)所得产物的XRD图谱如图7(a)所示。随着酸引入量的增加,H⁺与Al³⁺的摩尔比值逐渐增加,而水解产物的特征衍射峰(2θ=14.5、28.2、38.3、48.9、64.9、71.9°)强度逐渐降低且变得宽泛,特别是在引入的H⁺与Al³⁺的摩尔比为0.4时,拟薄水铝石的(020)晶面几乎消失。推测原因可能是拟薄水铝石由烷氧基铝经水解、脱醇聚合及脱水聚合分步生成,其内部含有丰富的羟基,而盐酸是一种强酸,易解离出H⁺,使反应体系变得更为酸性。在强酸性条件下,拟薄水铝石可能会发生酸性溶解,导致晶体结构被破坏。铝的水合氢氧化产物可能会转化成可溶性铝盐(AlCl₃),导致结晶度降低。

3.5.2 FT-IR分析

不同n(H⁺)/n(Al³⁺)所得产物的FT-IR图谱如图7(b)所示。随着酸引入量的增加,3 081 cm^-1处的(Al)—O—H对称伸缩振动及1 073 cm^-1处的Al—O—H弯曲振动均有所下降,表明拟薄水铝石表面及内部的羟基部分被消耗,铝的水合氢氧化物有所溶解,晶型变差,这与XRD谱图分析一致。

3.5.3 孔结构分析

图7(c)显示,n(H⁺)/n(Al³⁺)为0、0.1、0.2、0.4时制备的拟薄水铝石均呈现Ⅳ型等温线特征,具有H3型滞后环且未出现吸附平台,证实材料具有介孔结构和狭缝孔特征。值得注意的是,随着酸度增加,滞后环向低P/P₀方向偏移,表明材料孔径逐渐减小。

由表5中不同n(H⁺)/n(Al³⁺)条件下水解制备的拟薄水铝石的孔结构数据和图7(d)孔径分布图可知,随着n(H⁺)/n(Al³⁺)增加,拟薄水铝石孔结构呈现规律性变化:未加酸时孔径集中分布在10~14 nm;适量酸(摩尔比≤0.1)时,酸与表面羟基反应增加孔道数量,孔容增加至1.71 cm³/g(最大值),同时孔径减小;过量酸时,酸溶解作用导致颗粒细化分散,反应产物部分堵塞孔道,造成比表面积增大而孔容和孔径减小。这一变化过程揭示了酸量对材料孔结构的双重调控机制。

3.6 正交实验

在之前的单变量实验中,我们探讨了老化压力(A)、水解液滴加速率(B)、老化温度(C)以及 n(H⁺)/n(Al³⁺)(D)对合成拟薄水铝石的影响。尽管获得了这些水解和老化条件对反应影响的初步认识,但其实这些条件对反应的影响是相互作用且复杂的。因此,基于这些单变量实验的结果,选择了特定的影响区间,并为每个条件因素设定了3个不同的水平,采用L₉(3⁴)正交表来设计正交试验,如表6所示。

根据表6所列出的水解及老化条件及其水平数,进行正交试验设计,结果如表7所示。

由试验设计进行正交测试后,获得了9份拟薄水铝石样本,这些样本的孔结构数据如表8所示。通过比较极差来分析不同因素的影响程度,经过计算分析,正交测试的极差和显著性结果如表9所示。

在选取的条件范围内,由表8和表9可知:对拟薄水铝石微观结构影响最主要的因素是老化温度。平均孔径尺寸最大的是8号,此时水解液滴加速度2 mL/min、老化温度为20℃、老化压力为3.5 MPa、n(H⁺)/n(Al³⁺)为0。

4 结论

(1)水解液滴加速率影响着水和烷氧基铝分子的混合均匀性以及反应体系中水分子的相对浓度,水解液滴加速率为2 mL/min时,制备的拟薄水铝石结晶度最好,平均孔径最大,为11.61 nm;老化温度增加使分子间的热运动加速、相互作用增强、团聚现象加重,拟薄水铝石择优生长,引发晶粒致密化和介孔闭合,同时颗粒团聚形成大孔径结构;较高的老化压力可直接作用于水解产物孔道结构造成孔道坍塌,也可增加气体分子溶解度对孔道结构进行冲击,从而制备出孔径分布集中的拟薄水铝石产品。

(2)碱度n(NH₃·H₂O)/n(Al³⁺)调控研究表明,碱性条件通过提供羟基促进烷氧基铝水解,初期形成高比表面积的小颗粒凝胶,但过量碱会导致颗粒团聚,增大孔径而降低比表面积。酸度n(H⁺)/n(Al³⁺)影响实验显示,适量酸通过质子作用优化孔结构,增加孔容;但过高酸度会增强溶解效应,提高分散性,导致比表面积增大、孔容减小。两种条件下产物均保持拟薄水铝石结构。

(3)正交实验表明老化温度是关键控制因素。综合以上研究结论,最佳的水解条件为:老化温度为20℃、水解液滴加速率为2 mL/min、老化压力为 1 MPa、n(H⁺)/n(Al³⁺)为0.1。

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原文顺序 | 出版日期 | 本文引用

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基金资助

山东省技术创新引导计划(中央引导地方科技发展资金)(TDZX2023060)

国家重点研发计划(2024YFB4205903)

国家自然科学基金(22278440)

国家自然科学基金(52274308)

国家自然科学基金(U22B20144)

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