微納米結(jié)構(gòu)氧化鋁粉體的制備及其吸附性能研究.pdf

1、分級微納米結(jié)構(gòu)氧化鋁粉體因為微觀上保持了納米材料的特性，宏觀上克服了納米材料的缺點(diǎn)而廣泛應(yīng)用于吸附和催化等領(lǐng)域。本論文采用水熱法和液相沉淀法分別制備了團(tuán)簇狀、六方柱狀以及珊瑚狀等系列分級微納米結(jié)構(gòu)氧化鋁粉體，并研究了其在吸附領(lǐng)域的應(yīng)用。主要研究結(jié)果如下：
　　1.以AlCl3·6H2O為鋁源、CH3COOK為沉淀劑、聚苯乙烯磺酸鈉(PSS)為結(jié)構(gòu)調(diào)節(jié)劑，采用溫和的水熱-焙燒法成功地制備了系列對CO2吸附性能增強(qiáng)的分級微納米結(jié)構(gòu)γ-

2、Al2O3。采用X射線衍射(XRD)、掃描電鏡(SEM)、N2吸附-脫附等測試手段，對比研究了PSS濃度對產(chǎn)物物相結(jié)構(gòu)、形貌、織構(gòu)性質(zhì)及其在室溫下對CO2循環(huán)吸附性能的影響。研究表明，PSS對產(chǎn)物形貌、織構(gòu)性質(zhì)及其CO2吸附性能均具有明顯的調(diào)控作用。不添加PSS時產(chǎn)物表現(xiàn)為不規(guī)則的塊狀粒子，PSS濃度依次增加到2g/L、4g/L和6g/L后，產(chǎn)物的形貌分別表現(xiàn)為不規(guī)則的棒狀團(tuán)簇體微米級粒子、類球形棒狀團(tuán)簇體微米級粒子和相互交織的纖維狀微

3、米級粒子，并且其比表面積和孔容逐漸增加；添加PSS后產(chǎn)物的CO2吸附量增加、吸附動力學(xué)加快，尤其是PSS濃度為6g/L時，相應(yīng)產(chǎn)物的最高吸附量為0.68mmol/g，6次循環(huán)再生后其吸附量仍基本保持穩(wěn)定。
　　2.以硫酸鋁鉀為鋁鹽、乙酸鉀為沉淀劑，分別以PSS、聚乙二醇(PEG)和三嵌段共聚物P123中的為結(jié)構(gòu)調(diào)節(jié)劑，通過溫和的水熱-焙燒法成功制備了蠶蛹狀、六方柱狀等系列分級微納米結(jié)構(gòu)氧化鋁粉體。采用XRD、SEM、N2吸附-脫附

4、、傅里葉紅外光譜(FT-IR)和紫外分光光度計(UV)等測試手段，對比研究了產(chǎn)物的物相結(jié)構(gòu)、形貌、織構(gòu)性質(zhì)等物理化學(xué)性質(zhì)，以及對偶氮染料剛果紅的循環(huán)吸附性能。研究發(fā)現(xiàn)，結(jié)構(gòu)調(diào)節(jié)劑的加入對不同形貌產(chǎn)物的形成起到了關(guān)鍵的作用，其粒徑在長1-2μm、高2-3μm之間變化。雖然所制備樣品的比表面積均較低，但其對剛果紅仍具有優(yōu)異的吸附性能，說明樣品的比表面積并非其吸附性能的決定因素。特別地，添加任一種結(jié)構(gòu)調(diào)節(jié)劑后制得的產(chǎn)物對剛果紅的吸附動力學(xué)均顯

5、著加快，尤其是以PSS為結(jié)構(gòu)調(diào)節(jié)劑時，相應(yīng)產(chǎn)物在30min內(nèi)對剛果紅的去除率達(dá)到98.1％左右，在60min時即能達(dá)到吸附平衡；而未添加結(jié)構(gòu)調(diào)節(jié)劑的產(chǎn)物在180min才能達(dá)到吸附平衡，并且添加結(jié)構(gòu)調(diào)節(jié)劑PSS后制得樣品經(jīng)過4次循環(huán)再生后，其對剛果紅的吸附量仍保持第一次的83.5%，達(dá)416.1mg/g，表現(xiàn)出了優(yōu)異的循環(huán)再生能力。
　　3.以硝酸鋁為鋁鹽、碳酸銨為沉淀劑、PSS為結(jié)構(gòu)調(diào)節(jié)劑，采用簡單的液相沉淀法制備了珊瑚狀的分級微

6、納米結(jié)構(gòu)氧化鋁粉體。采用XRD、SEM和N2吸附-脫附等測試手段，分析了產(chǎn)物的物相結(jié)構(gòu)、形貌、織構(gòu)性質(zhì)及其在室溫下對CO2循環(huán)吸附性能的影響。結(jié)果表明，加入PSS結(jié)構(gòu)調(diào)節(jié)劑后，樣品的比表面積和孔容積均增大，孔結(jié)構(gòu)的類型發(fā)生轉(zhuǎn)變，得到的γ-Al2O3具有較高的比表面積274m2/g和較大的孔容1.02cm3/g。相應(yīng)產(chǎn)物的對室溫下CO2的最高吸附量達(dá)到了1.1mmol/g，經(jīng)過5次循環(huán)再生吸附后，產(chǎn)物的吸附量仍可達(dá)到0.92mmol/g，