介孔氧化铝的制备及应用研究进展
纳米氧化铝的制备
纳米氧化铝的制备摘要：氧化铝是一种传统的无机非金属材料，它具有高强度、高硬度、耐磨性、抗腐蚀性等，因而被广泛地应用于冶金、化工等领域。
纳米氧化铝是白色晶状粉末，具有α、β、γ、δ、η、θ、κ和χ等十一种晶体，兼具氧化铝和纳米材料的特性，所以具有良好的光、电、磁、热、机械等性质，被广泛地应用在催化剂及其载体、陶瓷、光学材料、微电子等领域关键词：氧化铝；传统；无机非金属材料二、纳米Al2O3制备纳米氧化铝的合成方法主要包括固相法、气相法和液相法，根据实际生产中的不同需求，可以采用不同的制备方法。
李磊[1]采用模板法合成纳米球形氧化铝，研究发现化铝的结构和形貌受到实验条件、实验材料的混合比等因素的重要影响。
当阿拉伯胶粉单独作为模板时，球形氧化铝颗粒化程度较高，并且平均孔径约为3.6nm和8.5nm，但孔径集中较小，较大的孔径分布较宽。
当以阿拉伯胶粉和P123为模板时，制得的氧化铝形貌更好，粒度更均匀，分散性更好，平均孔径约13.1nm，表明加入P123对氧化铝的制备起促进作用。
唐浩林[2.]等人，采用溶胶等离子喷射合成法制备纳米氧化铝，这一方法考虑了氢氧化铝溶胶和等离子焰的特殊化学性能，成功合成了均匀分布、平均粒径为20nm、完全结晶的纳米材料，制备过程中因为采用了二次焙烧，所以材料的团聚现象并不明显。
杜三明[3]等人采用大气等离子喷涂制备了微米和纳米Al2O3纳米涂层，对比了两种陶瓷涂层的组织、力学及摩擦磨损行为。
研究发现与微米Al2O3涂层相比，纳米Al2O3涂层颗粒之间的结合更紧密，从而大大提高了结合强度和硬度。
纳米Al2O3涂层的摩擦系数低，且波动幅度更稳定，表面光滑，磨损率低，具有较好的耐磨性，具有良好的机械性能和耐磨性。
马爱珍[4]等人首先采用反应烧结法制备了 Al2TiO5 基复合材料，基于此，添加造孔剂PMMA，制备的微球呈规则的孔形形态，且分布均匀。
微球中PMMA的添加量和大小不会影响烧结产品的相组成。
纳米多孔阳极氧化铝模板的制备方法及应用的研究进展
纳米多孔阳极氧化铝模板的制备方法及应用的研究进展赵婷婷;刘皓;李津;康卫民;韦尚志【摘要】The preparation methods of porous anodic alumina (PAA) templates are introduced fully,which contain mild anodization,hard anodization,two-step anodic oxidation and imprinting oxidation,followed by the preparation methods of special shaped PAA templates are reviewed.Finally,the application prospects of the PAA template in electromagnetism,sensors,barrier separation,biomedicine,and bionic nano-materials are also introduced.%对制备规整多孔阳极氧化铝模板的温和氧化法、强烈氧化法、二次阳极氧化法、模压氧化法等制备方法进行了系统介绍,并对一些特殊孔径的阳极氧化铝模板的制备方法进行了综述,介绍了PAA模板应用于电磁、传感器、催化剂载体、膜分离、生物医学、仿生纳米材料等领域的研究进展.【期刊名称】《天津工业大学学报》【年(卷),期】2013(032)004【总页数】7页(P19-25)【关键词】多孔阳极氧化铝;纳米模板;制备方法;特殊形状;应用【作者】赵婷婷;刘皓;李津;康卫民;韦尚志【作者单位】天津工业大学纺织学部,天津300387;天津工业大学纺织学部,天津300387;天津工业大学纺织学部,天津300387;天津工业大学纺织学部,天津300387;天津工业大学纺织学部,天津300387【正文语种】中文【中图分类】TQ153.6多孔阳极氧化铝（PAA）模板由多孔层和阻挡层组成，其中多孔层由均匀排列的纳米孔洞组成，孔密度较高，孔与孔之间相互平行，并与基体表面垂直.阻挡层是一层致密绝缘的氧化层，位于孔基底将多孔层和铝基体分开.由于PAA膜具有这种独特的结构，是非常理想的制备纳米材料的模板.1953年美国铝业公司Keller等[1]首先报道了用电化学方法制备氧化铝孔洞模板.20世纪80年代后期以来，多孔氧化铝膜在纳米材料上的应用引起了新一轮的研究热潮.1993年，美国约翰霍普金斯大学Whitney等[2]利用PAA模板制备了磁性金属纳米线，开拓了纳米材料制备的新方法；1995年日本首都大学Masuda等[3]首次利用二次氧化的方法，成功制备了孔洞排列高度有序的PAA膜和金属纳米阵列，开创了PAA膜在纳米结构材料方面新的应用.研究人员利用PAA模板成功制备了碳纳米管[4-5]、金属和金属复合物纳米线[2-5]、基因传输、生物医学、微燃料电池材料[6]、仿壁虎脚粘附材料[7-8]等各种纳米材料，极大促进了纳米材料的研究和发展.1 PAA模板的一般制备方法多孔阳极氧化铝（PAA）模板是采用电化学技术在铝表面进行原位生长制备得到的，这种方法称之为阳极氧化法.阳极氧化法按照氧化生长速率的不同可以分为温和氧化法和强烈氧化法.多孔阳极氧化铝模板的制备按照制备工序的不同又可以分为二次阳极氧化法和模压阳极氧化法.1.1 温和阳极氧化法温和氧化法即将预处理后的铝基底在适当的阳极氧化条件下进行一次氧化.其特点是阳极氧化反应缓慢，电流密度一般在10 mA/cm2数量级，氧化膜的生长速率较慢，约为2 μm/h.研究表明，温和法制备的PAA孔径和孔间距均随阳极氧化电压的增加而增大，一般孔间距与电压的比例系数为2.5 nm/V[9].温和氧化过程中，自排序氧化铝纳米阵列一般在3种体系中获得:①25 V硫酸中得到的孔直径为63 nm；②40 V草酸中得到的孔直径为100 nm；③195 V磷酸中得到的孔直径为500 nm.1.2 强烈阳极氧化法2006年德国马克斯·普朗克微结构物理研究所Lee等[10]提出了一种以草酸为电解液，通过提高阳极氧化电压（100～160 V），制备AAO模板的强烈阳极氧化法.其薄膜生长速率为50～70 μm/h，较以草酸为电解液的温和阳极氧化速率提高了25～35倍.生成的PAA 膜孔间距为 200～300 nm，膜非常厚（＞100 μm），孔隙度低且高度有序的氧化铝膜具有高纵横比（＞1000），纳米孔排列均匀，可调节直径大小.该方法通过对电解液的老化和温度的控制来提高阳极氧化电压，从而提高PAA的有序度.但此工艺必须将电解槽放入液氮中来降低氧化铝表面温度，成本较高.为解决此问题，2009年太原理工大学孙晓霞等[11]通过在草酸溶液中加入不同有机醇的方法来有效减少在氧化过程中产生的大量热量，采用强烈氧化法快速制备了高度有序的PAA模板.在以乙二醇水溶液（V醇∶V 水=1∶1）为溶剂的 0.5mol/L 草酸电解液中，于160 V电压下制备出的PAA模板孔分布均匀，孔径约为80 nm，孔间距约为120 nm，并呈六角形规则排列，膜生长速率为51.9 μm/h. 2009年南京科技大学Song等[12]提出，在强烈阳极氧化过程中，避免铝基底击穿现象的关键是要降低阻挡层的厚度；增加电解液的浓度和温度，可以降低阻挡层的厚度.所以，在高浓度的草酸溶液（＞0.3 mol/L）中，在较高温度（16～40℃）下进行强烈阳极氧化，不会发生击穿现象.0.6 mol/L草酸溶液制备的PAA膜如图1所示.图1 草酸电解液制备的PAA膜SEM图像Fig.1 SEM images of PAA sample fabricated in oxalic acid solution2008年华南理工大学Li等[13]在硫酸－硫酸铝－水溶液中，分别在40和50 V的氧化电压下，通过两步强烈阳极氧化法制备了孔直径为77和96 nm的PAA膜，在恒定的40 V电压下通过改变电流密度得到PAA膜.实验表明，孔间距不仅依赖于阳极氧化电压，而且也受到电流密度的影响.这意味着强烈阳极氧化法能够通过同时调整阳极氧化电压和电流密度对PAA膜的孔结构进行设计和控制.1.3 两步阳极氧化法两步阳极氧化法是目前制备高度有序的PAA模板最常用的方法.1995年Masuda等[3]首次利用二次氧化的方法制备了孔洞排列高度有序的PAA 膜.将预处理后的铝基底在0.3 mol/L草酸中长时间恒压（40 V）氧化；一次氧化后，将铝基底放入饱和HgCl2溶液中去除氧化层；然后在相同条件下进行二次氧化，得到高度有序的PAA模板.2007年哈尔滨工业大学杨培霞等[14]在不进行高温退火处理的情况下，利用二次氧化法在草酸中得到纳米孔排列高度有序的PAA模板.1.4 模压阳极氧化法Masuda等[15－17]提出一种预先压印技术用来控制PAA模板的孔结构，即模压法.模压法是将排列有序的碳化硅模具放到铝的表面，在室温下使用油印机压印，然后对铝片进行阳极氧化.图2展示了压印前后PAA模板的对照图.图2 采用预先压印技术的PAA膜SEM图像Fig.2 SEM micrographs of surface of anodic porous alumina using pretexturing process2012年吉林大学Wang等[18]使用聚苯乙烯纳米球对铝基底进行预先压印，然后放入0.3 mol/L磷酸溶液中进行阳极氧化，制备出层级结构的纳米孔阵列，如图3所示.本课题组采用二次阳极氧化法制备了规整的多孔阳极氧化铝模板（如图4），该模板能够用于仿壁虎脚生物材料、面阵柔性传感器、柔性染料敏化太阳能电池的染料吸附、多孔半导体材料的制备.图3 PAA层级结构的SEM横截面图Fig.3 SEM image of cross-sectional of PAA with hierarchical structure图4 本课题组制备的PAA膜Fig.4 SEM images of PAA template fabricated in our group2 特殊形状PAA模板的制备方法2.1 孔道呈Y型或树杈形分布的模板2001年，韩国首尔大学Jin[19]等制备了Y型PAA模板，将预处理后的铝基底在0.3 mol/L草酸中恒压（40 V）氧化24 h；去除氧化层后在相同条件下二次氧化，二次氧化时间为20 min，在二次氧化的最后时间，以5 V/步将电压从40 V降到20 V.将模板在磷酸中扩孔，随后进行第三步氧化，得到Y型PAA模板，如图5所示.图5 Y型PAA的横截面SEM图像Fig.5 SEM image of cross-section of PAA template with Y-shape holes2005年纽约州特洛伊伦斯勒理工大学Meng等[5]利用降电压法，通过改变阶跃电压的幅值制备出可控数目分枝的PAA模板，即先用二步阳极氧化法制备出PAA 的主管，然后把氧化电压降低到原来的1，就能得到数目可控的n条枝管PAA模板.图6所示为树杈型PAA制备的碳纳米管截面图.图6 树杈型PAA制备的碳纳米管截面图Fig.6 SEM image of cross-section of CNTs by using PAA template with tree-shape holes2.2 复合孔径结构的PAA模板Lee等[10]使用温和阳极氧化法（MA）和强烈阳极氧化法（HA）相结合，制备出复合孔径阵列结构的PAA.与温和阳极氧化产生的PAA孔相比，强烈阳极氧化所产生的PAA孔直径较小.通过反复进行这两个过程的阳极氧化反应，可以得到一个高度有序的、管径可调节的复合孔径阵列结构PAA，如图7所示.每个阶段的孔洞长度可以通过调节相应步骤的反应时间来控制.但这种阳极氧化方式需要更换电解液，实验操作上比较繁琐，并且只有两种突变的管径.图7 MA/HA交替的PAA截面图Fig.7 SEM image of cross-section of PAA by using MA and HA method alternatelyHo等[20]通过两次更换电解液得到具有复合孔径阵列的3层PAA模板，但孔洞的大小和数目不容易控制，其SEM图如图8所示.图8 三层PAA模板的SEM图像Fig.8 SEM images of PAA with three-tiered 2009年澳大利亚伊恩·华克研究所Losic等[21－22]使用周期性阳极氧化法制备出具有互通式纳米管道的复合纳米结构.即在阳极氧化过程中利用周期性恒压电源控制或恒流电源控制法，不仅可以控制管道的直径，同时可以控制其形貌.这种方法使用缓慢变化的阳极氧化电压或电流，使反应过程在软阳极氧化和硬阳极氧化之间不断变化，最终得到孔道呈周期性分布的PAA模板，如图9所示.图9 孔道周期性分布PAA的SEM图像Fig.9 SEM image of PAA with cyclic pores2.3 孔道方向与铝基底平行的PAA模板常规纳米PAA模板的孔道方向均垂直于铝基体表面，2005年法国巴黎理工大学Cojocaru等[23]通过恒压阳极氧化法，将一层薄铝箔夹在两层绝缘层（SiO2）之间，铝箔被SiO2包覆，只在侧面处与硫酸电解液接触，阳极氧化电场只能沿与铝箔表面平行的方向，最终在低电压（3～5 V）下得到了孔径在3～4 nm、孔道平行于铝箔表面的PAA模板.制备过程如图10所示.图10 孔道平行于铝表面的PAA示意图Fig.10 Schematic diagram of PAA withholes parallel to surface of aluminum2.4 孔道开口呈正方形或三角形的PAA模板众所周知，常规PAA模板纳米孔道的开口呈规则的六边形结构.Masuda等[24－25]提出，纳米孔道的开口形状由压痕点（孔道中心点）即由铝表面的排列图案决定，而压痕点的形状由“Voronoi划分”确定.Masuda等根据“Voronoi划分”改变SiC模具形状，将压痕点排列成正方形和石墨结构图案，制备出孔洞开口呈规则正方形或三角形等特殊形状的PAA膜，如图11所示.图11 孔洞开口呈特殊形状的PAAFig.11 SEM images of PAA with special holes2.5 孔道呈倒圆锥形的PAA模板2007年Masuda研究组[26]先在草酸溶液中阳极氧化，然后在磷酸中扩孔，这两个过程重复交替进行，制备出了高度有序的倒圆锥形孔道PAA模板.2012年中国科学院Li等[27]发现，倒圆锥形孔洞的开口尺寸随总扩孔时间改变，孔洞深度随总阳极氧化时间改变.于是，通过控制扩孔和氧化时间，本文得到了各种形状的倒圆锥形孔洞，如图12所示.图12 各种倒圆锥形孔洞Fig.12 Diverse profiles of taper-nanopores3 PAA的应用PAA膜具有很多优越的性能，如孔结构高度有序、孔径均匀、孔洞形貌可控、比表面积高等.此外，与光刻技术相比，多孔阳极氧化铝模板成本更低、制备工序更加简单，已被广泛地用于制造各种纳米结构材料.3.1 电磁方面Whitney等[2]采用以PAA作为模板的复型技术已经制备出了各种各样的纳米线和纳米管材料，例如Ag、Pt、Sn、C、TiO2、CuS、AgI等 [28－33].使用 PAA 模板制备的有序金属纳米线，可应用于微燃料电池[6]、磁记录介质[2]、电阻器、晶体管和纳米反应器等的制造，制备的导电聚合物纳米结构和碳纳米管[4－5]可用于电学、光学和光电性能.3.2 传感器使用PAA已开发出各种光学生物传感器 [34－35]和电化学生物传感器[36－37]. 光致发光（PL）生物传感器也已应用到氧化铝衬底上.2004年兰州大学Jia等[34]证明了通过引入蛋白质(如胰岛素或人血清白蛋白)，嵌入PAA膜纳米孔内染料（桑色素）的光致发光强度可以大大增强.为了提高葡萄糖生物传感器的分析性能，2003年华东师范大学Xian等[36]将普鲁士蓝（PB）电化学沉积到PAA模板孔内制成纳米电极阵列.PB沉积之前，通过真空蒸镀将一层薄金沉积到PAA膜的另一面.然后使葡萄糖氧化酶成功交联上PB 阵列.得到的PB纳米电极阵列呈现出一个较宽的线性标定范围（5.0 × 10－6～8.0 × 10－3M）和较低的检测范围（1 μM）.3.3 催化剂载体多孔氧化铝另一个重要的应用是作为催化膜[38]使用.由于材料的高比表面积，大量的酶或合成催化剂在高反应速率下可以在阳极氧化铝膜内固化.2006年美国密歇根州立大学的Dotzauer等[38]通过聚电解质层和PAA膜载体内金纳米粒子之间的吸附作用形成催化膜.该膜将4－硝基苯酚（4－NP）催化还原成4－氨基苯酚（4－AP）；在其它可还原的化合物（如氰基、苯乙烯基）存在下，该组制备的催化膜可选择性地催化还原硝基.3.4 分离工作此外，改变PAA的表面化学性质和孔径可以进行一系列精细的分离工作，包括对多价离子[39]、氨基酸[40]、蛋白质[41]和核酸[42]的分离.2006年美国阿拉莫斯国家科学实验室的McCleskey等[39]在纳米氧化铝表面沉积Au层，使得选择性分离膜的孔开口减小为7 nm.使用烷基硫醇对金涂层进一步官能化，三烷基膦氧化物的金属离子载体使得表面疏水.当采用硝酸铀酰和硝酸锂作为进料溶液、醋酸钠作为接收液时，通过磷酸盐或膦氧化物载体的促进输送，100%的金属离子都能够穿过膜.当铀离子和铕离子都存在于进料溶液时，铀离子的选择性高于铕离子，因为前者的离子选择性地绑定到了膦氧化物载体上.同时，膜上其他离子（如 H+、Ca2+、CH3COO－）运输受阻.2003 年日本NEC公司的Sano等[42]采用颗粒排除分离的方法，使用PAA膜作为DNA颗粒离析平台.在这种方法中，具有较小尺寸的DNA生物分子经常被困在孔隙中，因此通过通道时，洗脱速度比大的生物分子慢得多.3.5 生物医学多孔氧化铝基材料已被作为支架用于组织工程[43]，控制细胞进行表面交互作用.最近研究表明，该材料具有相当大的潜力作为药物或基因的转运载体，可控制治疗性分子的释放.2010年澳大利亚伊恩·华克研究所的Kant等[43]以SK－N－SH细胞作为神经元细胞模型，研究了各种PAA膜的孔结构对人神经母细胞瘤生长的影响.这项研究表明，孔结构对神经元细胞的取向和表型有直接影响，开拓了生物工程的可能性.该组在复合孔径和分叉结构表面上发现了最广泛的细胞反应.这种表面提供了最多的细胞附着、频繁的神经元状表型和大量的细胞间交互作用.2011年Aw等[44]探讨了药物纳米载体的洗脱性能，其中PAA作为治疗植入物，聚合物胶束作为模型纳米载体.等离子聚合物层在PAA膜内沉积的厚度不同，孔的直径可控，因此药物释放的速率可控.通过控制等离子体聚合物层沉积，PAA植入物达到良好的零级释放动力学是可能的.3.6 仿生学领域近年来，PAA模板在仿生学纳米材料领域也有着广泛的用途.自从2000年美国斯担福大学Autumn[45]证实壁虎自由行走在光滑表面是借助于范德华力后，许多研究人员尝试用PAA模板制作仿壁虎脚胶带，2003年，Campolo等[46]在孔径为200 nm、高60 μm的PAA模板涂覆聚氨酯溶液，得到了聚氨酯纳米阵列，但未对其粘附性能进行测试.2007年，新加坡南阳理工大学Kustandi等[47]在草酸电解液中使用不同温度得到两种PAA模板，并采用光刻工艺和紫外光压印技术制得层级结构.然后将聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）溶液沉积到层次结构的PAA模板中，得到仿壁虎脚粘附阵列.但是，由于所制备膜上的支柱过于密集造成凝结，最终这些结构的粘附力没有精确地表现出来.2011年，新加坡南阳理工大学Ho等[8]将磷酸和草酸溶液中制备出的双层PAA模板放在一个250 μm厚的聚碳酸酯膜上进行热压纳米压印.得到粘附阵列的宏观粘附力为6.5 N/cm2，与壁虎脚毛的10 N/cm2在一个数量级.2012年，北京航空航天大学Liu等[48]将聚酰亚胺的预聚物旋涂到制备好的PAA 模板上，在平板玻璃基底上得到的聚酰亚胺薄膜对水具有很好的粘附性.本课题组正尝试用PAA模板制备仿壁虎脚粘附材料，并在该材料表面镀上金属镀层，实现自粘附表面生物电干电极，该电极能够应用于健康可穿监控系统当中[49-50].4 结束语从各种PAA模板的制备方法可以看出，无论是一般PAA模板制备，还是特殊形状PAA模板制备，影响PAA孔洞形貌尺寸的最主要因素仍然是阳极氧化的电场强度、氧化温度、电解液种类及浓度等.目前，世人仍未能洞悉PAA纳米孔洞的生长机理，没有一种理论能解释所有实验现象.随着研究的深入，PAA模板的调控和制备技术必然会有更新的突破.新型PAA模板的制备在光学、电学、磁学、仿生学、生物医学等纳米材料科学领域具有广阔的应用前景，对各种功能性纳米材料的开发具有巨大的促进作用.参考文献:【相关文献】[1]KELLER F，HUNTER M S，ROBINSON D L.Structural features of oxide coatings on aluminum[J].Journal of the Electrochemical Society，1953，100（9）:411-419.[2]WHITNEY T M，SEARSON P C，JIANG J S，et al.Fabrication and magnetic properties of arrays of metallic nanowires[J].Science（New 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纳米三氧化二铝粉体的制备与应用进展
2011年6月北京化工大学北方学院JUN.2011北京化工大学北方学院NORTH COLLEGE OF BEIJING UNIVERSITY OFCHEMICAL TECHNOLOGY2008级纳米材料课程论文题目: 纳米三氧化二铝的制备与应用进展学院：理工学院专业：应用化学班级：学号：姓名：指导教师:2011年6月6日文献综述前言纳米材料一般是指在一维尺度小于100nm，并且具有常规材料和常规微细粉末材料所不具有的多种反常特性的一类材料。
作为纳米材料的一种，Al2O3拥有小尺寸效应、表面界面效应、量子尺寸效应和宏观量子隧道效应一切特殊性质，所以具备特殊的光电特性、高磁阻现象、非线性电阻现象、在高温下仍具有的高强度、高韧、稳定性好等奇异特性，从而使Al2O3近年来备受关注研究并且在催化、滤光、光吸收、医药、磁介质及新材料等领域有广阔的应用前景[1]。
近年来从用途大体可以把氧化铝分为两类：第一类是用作电解铝生产的冶金氧化铝，随着氧化铝材料的广泛应用该类氧化铝占产量的大多数；第二类为非冶金氧化铝，主要包括非冶金用的氢氧化铝和氧化铝，也是通常所说的特种氧化铝，因其作用不同而与冶金氧化铝有较大的区别，主要表现在纯度、化学成分、形貌、形态等方面。
由于粒径细小，纳米氧化铝可用来制作人造宝石、分析试剂以及纳米级催化剂和载体，用于发光材料可较大的提高其发光强度，对陶瓷、橡胶增韧，要比普通氧化铝高出数倍，特别是提高陶瓷的致密性、光洁度、冷热疲劳等。
纳米氧化铝已用于YGA激光器的主要部件和集成电路基板，并用在涂料中来提高耐磨性[2]。
随着人们对自身健康的关注和环保意识的增强，绿色化学理念正在材料制备与应用领域备受关注[3]。
第一章纳米Al2O3的一般物理化学特性Al2O3在地壳中含量非常丰富的一种氧化物。
Al2O3有许多同质异晶体，根据研究报道的变种有10多种，主要有3种：α-Al2O3 、β-Al2O3 、γ-Al2O3其中α-Al2O3是最稳定的一种无色晶体粉末，具有比表面大、熔点高、热稳定性极好、硬度高、吸水率极好、电绝缘性能好和耐酸碱腐蚀等许多优点，所以此类粉体广泛应用于各种氧化铝陶瓷的制备[4]；γ-Al2O3是在400℃到800℃内由水合氧化铝脱水形成，不溶于水，能溶于酸或碱，强热至1273K，经一定保温时间能转变为α-Al2O3[2]；热处理工艺参数对三氧化铝粒子颗粒特性的影响由强到弱：煅烧温度、水合氧化铝在300℃分解温度点的保温时间、在煅烧温度点的保温时间；通过控制其热处理工艺参数，可获得尺寸范围大小均匀、分散性好的球形γ-Al2O3[5]；γ-Al2O3具有强的吸附能力和催化活性，所以其一般又叫活性氧化铝，它属于立方面心紧密堆积构型，四角晶系，与尖晶石结构十分相似。
复合介孔氧化铝在乙氧基化反应中的催化性能
５２ ７
化 学 反 应 工 程 与 工 艺
２０ ０ ７年 ｌ ２月
文献 Ｅ － ７］ 。乙氧基化 反应 在高 压 反 应釜 中进行 ，加 入 １ｍｏ 十 二醇 （８ ） ｌ １ ６ｇ ，环 氧 乙烷 的 总加 入 量为 １０ ８ 。催化 剂用 量为 十二 醇质 量 的５ ０ ～ １ ． 。 十二 醇 与环 氧 乙烷 的反 应 是一 个 强放 热反 ７ ￣１ ０ｇ ． ５０ 应 ，通过循 环 冷却 系统将 反应 控制 在１ Ｏ １０℃ ，反应 体 系 的初 始压 力 为０ ４ ． ａ ２～ ６ ． ～Ｏ ８ ＭＰ ，分批 加入 环 氧 乙烷 ，考察 体系 压力 随 时问 的变化关 系 ，并确 定体 系初始 压力 、温度 和 催化剂 用 量等对反 应速率
１ 实 验
１ １ 仪器和试 剂 ．
Ｄ ｘ ⅢＣ型 Ｘ射 线衍 射 仪 （ Ｒ ， 日本理 学 ；ＡＳ ｍａ － Ｘ Ｄ） ＡＰ物理 吸 附 仪 ，美 国 Ｍｉｒｍｅｉ ｃ 公 司 ； ｃｏ ｒ ｅ ｓ ｔ ＨＰ ８ ０ ４ ９ Ｄ程序 升温 气相 色谱 仪 ，美 国惠 普 公 司 ；Ｅ Ｏ０ ５１ ０型 高压 反应 釜 ，瑞 士 梅 特 勒一 利 多公 Ｃ ７ －５ 托
文 章编 号 ：１０ －７ ３ （０ ７ ６ ５ １ ０ ０ １ ６ １ ２ ０ ）Ｏ —０ ７ － ５
一
复 合 介 孔 氧 化 铝 在 乙 氧 基 化 反 应 中 的 催 化 性 能
宋伟 明 邓 启 刚
（ 齐 哈 尔 大 学 化 学 化 工 学 院 ，黑 龙 江 齐 齐 哈 尔 １ １ ０ ） 齐 ６０ ０
能而倍 受关 注［ 。各种 金 属复合 氧 化物 、铝 镁水 滑石 等 固体 催化 剂被 用 于催 化 乙氧基 化反应 ，取 得 了 ３ ］ 较好 的催化 效果 ，但 反应 温度 过高 ，能耗 较大 ［ ］ ４ 。采 用介 孔材 料 催 化 乙 氧基 化 反 应 ，一 方面 可 利用 其强度 不等 的酸性 位 或碱 性位 作 为活 性质 点 ，起 到 固体酸碱 的催 化作 用 ，另 一方 面 由于介 孔材料 比表
纳米氧化铝制备工艺技术
1. 200780101735 用于制备有控制结构与粒度的纳米多孔氧化铝基材料的方法和利用所述方法获得的纳米多孔氧化铝2. 92104368 尺寸可控纳米、亚微米级氧化铝粉的制备方法3. 95105843 纳米级氧化铝的生产工艺4. 96117151 纳米添加氧化铝陶瓷的改性方法5. 00125966 一种形态松散的纳米、亚微米级高纯氧化铝的制备方法6. 01134059 纳米氢氧化铝的制备方法7. 01126878 纳米尺寸的均匀介孔氧化铝球的合成方法8. 01124685 一种作催化剂载体用的纳米级氧化铝及其制备方法9. 01121545 高纯纳米级氧化铝的制备方法10. 01113724 去除纳米氧化铝模板背面剩余铝的方法11. 01132376 导电性纳米氮化钛－氧化铝复合材料的制备方法12. 02139370 氧化铝纳米纤维的制备方法13. 02138470 制备纳米材料的氧化铝模板及模板的制备方法14. 02136111 利用氧化铝模板生长锗纳米线的方法15. 02129021 纳米羟基磷灰石/氧化铝复合生物陶瓷的制备方法16. 02116802 超纯纳米级氧化铝粉体的制备方法17. 02109247 一种带有氧化铝壳的复合金属纳米粉末材料及其制备方法18. 02138014 醇铝气相法制取纳米高纯氧化铝的方法19. 200310106128 高纯纳米氧化铝纤维粉体制备方法20. 03141495 一种氧化铝纳米纤维的制备方法21. 03140530 一种表面包膜氧化铝的纳米二氧化钛颗粒的制备方法22. 03129084 纳米氧化铝材料的制造方法23. 03117871 纳米氧化铝胶体功能陶瓷涂料生产方法24. 03800065 α-氧化铝纳米粉的制备方法25. 03136606 一种纳米孔氧化铝模板的生产工艺26. 03133529 纳米氧化铝浆组合物及其制备方法27. 03102045 一种含有改性纳米级氧化铝的半合成烃类转化催化剂28. 200480009462 纳米多孔超细α－氧化铝粉末及其溶胶－凝胶制备方法29. 200420080270 一种去除纳米氧化铝模板背面铝层的装置30. 200410063067 纳米氧化铝铜基体触头材料31. 200410019998 一种基于多孔氧化铝模板纳米掩膜法制备纳米材料阵列体系的方法32. 200410013256 一种无硬团聚的纳米氧化铝的制备方法33. 200410010510 阳极氧化铝模板中一维硅纳米结构的制备方法34. 200410067540 纳米氢氧化铝的制备方法35. 200410077970 纳米氢氧化铝、粘土与乙烯-醋酸乙烯共聚物的阻燃复合材料36. 200410065110 使用单一孔径氧化铝模板制备不同直径单晶铋纳米丝微阵列的方法37. 200480009461 纳米多孔超细α-氧化铝粉末及其冷冻干燥制备方法38. 200410016485 用于制备碳纳米管的氧化铝载体金属氧化物催化剂及其制备方法39. 200510030635 一种制备纳米氮化二铬-氧化铝复合材料的方法40. 200510018403 一种三维氧化铝纳米模板的制备方法41. 200510011558 化学沉积法制备卤化银/氧化铝纳米介孔复合材料的方法42. 200510111329 与合成氨厂生产相结合的纳米氧化铝粉体的制备方法43. 200510024330 一种纳米晶添加氧化铝陶瓷材料及低温液相烧结方法44. 200510013247 制备纳米氧化铝粉的电弧喷涂反应合成设备及方法45. 200510086825 一种氧化铝纳米粉体的制备方法46. 200510086373 一种氧化铝纳米管及其制备方法和应用47. 200510009822 纳米氧化铝改性聚偏氟乙烯膜及其制备方法和应用48. 200510018770 一种涂层用活性纳米氧化铝的制备方法49. 200510018883 一种氧化铝纳米模板光子晶体的制备方法50. 200510024601 由工业废料制备纳米氧化铝粉体的方法51. 200510046481 一种纳米氧化铝的制备方法52. 200510024034 纳米氧化铝颗粒增强铜基复合材料的复合电铸制备方法53. 200580045593 热稳定型有掺杂和无掺杂多孔氧化铝和含CEO*-ZRO*及AL*O*的纳米复合混合氧化物54. 200510052092 一种纳米氧化铝等离子体活化烧结的方法55. 200510027581 有序纳米孔氧化铝模板光学常数的测试方法56. 200610028872 一种纳米氧化铝空心球结构的制备方法57. 200680026036 基于α－氧化铝的纳米结晶的烧结体、其制备方法及其用途58. 200610118666 较大孔间距的氧化铝纳米孔阵列膜的快速稳定生长方法59. 200620019299 用于制备纳米孔氧化铝模板的阳极夹60. 200610171954 基于多孔氧化铝的抗反射纳米结构及其制备方法61. 200610109370 一种纳米氢氧化铝的制备方法62. 200610018518 大豆蛋白质/氢氧化铝纳米复合材料及其制备方法和用途63. 200610166555 一种通过恒流降压制备三维氧化铝纳米模板的方法64. 200610032879 自支撑双通纳米氧化铝模板及其制备方法65. 200610161368 一种纳米碳化硅-氧化铝陶瓷基片的表面贴装片式熔断器及其制备方法66. 200610125561 一种具有粒子内介孔结构的γ-氧化铝纳米粉体的制备方法67. 200610122225 纳米氧化铝改性聚芳醚酮聚合物及其纳米瓷膜漆68. 200610104871 一种单分散纳米α-氧化铝颗粒粉体的制备方法69. 200610125559 一种纤维状纳米氧化铝粉体的制备方法70. 200610112815 制备纳米级氧化铝弥散铁粉的方法71. 200610033695 一种高纯纳米氧化铝的连续化制备工艺72. 200610018699 一种纳米孔玻璃与氧化铝陶瓷基板复合载体材料的制备方法73. 200680035279 由氧化铝和周期表第Ⅰ和Ⅱ主族元素氧化物构成的表面改性的纳米粒子及其制备74. 200680029678 由氧化铝和周期表第Ⅰ和Ⅱ主族元素的氧化物组成的纳米颗粒及其制备75. 200680015709 氧化铝载体表面的纳米级再构和用于环氧烷生产的催化剂76. 200610030866 一种氧化铝纳米纤维的制备方法77. 200710067811 数码彩喷影像纸用纳米水合氧化铝分散液的制造方法78. 200710150942 一种纳米氧化铝纤维膜材料的制备方法79. 200710065105 一种球形磁性纳米氧化铝载体材料的制备方法80. 200710118307 氧化铁－氧化铝复合纳米除氟材料的制备及应用81. 200710303466 一种纳米氧化铝在有机溶剂中稳定分散的处理方法82. 200710179656 一种制备纳米氧化铝粉体的方法83. 200710119314 一种纳米氧化铝空心球的制备方法84. 200710098861 一种以阳极氧化铝为模板利用溶胶凝胶法制备TiO*纳米材料的方法85. 200710127710 氧化铝纳米棒增韧碳化硅陶瓷制造方法86. 200710098860 一种以阳极氧化铝为模板利用直流电沉积法制备TiO2纳米材料的方法87. 200710043985 分级多孔氧化铝纳米绝热材料的制备方法88. 200710189730 一种含纳米氧化铝不烧铝碳滑板砖的生产工艺89. 200710056691 原位合成碳纳米管/镍/铝增强增韧氧化铝基复合材料制备方法90. 200780028998 表面包覆氧化铝纳米颗粒及其树脂组合物91. 200710144871 高相容性纳米氧化铝及其微乳化相转变制备法92. 200780008672 纳米氧化铝在树脂或溶剂体系内的分散体93. 200710071259 纳米氧化铝电化学传感器的制备方法及其应用94. 200710041854 一种气相法纳米氧化铝颗粒的制备方法95. 200810124314 双层自剥离纳米多孔阳极氧化铝膜的制备方法96. 200810062922 碳化硅／氧化铝－氧化钙核壳结构的纳米复合粉体及制备方法97. 200880118848 包含作为填料的氢氧化铝和纳米填料的阻燃性聚合物组合物98. 200810200750 一种添加纳米氧化铝的封接玻璃及其制备方法99. 200810164121 一种合成纳米氧化铝粉体的方法100. 200810020199 凹凸棒石粘土－氢氧化铝／铁纳米复合吸附剂、其制备方法及应用101. 200810120194 用于发动机高温冷却技术的氧化铝有机纳米流体102. 200810200530 一种碳纳米管掺杂氧化铝前驱纺丝溶胶的制备方法103. 200810156883 氧化铝模板中组装纳米线阵列的扫描电镜样品的制作方法104. 200810114788 氧化铝基／纳米二氧化钛－核／壳结构复合微球及其制备方法105. 200810219741 一种纳米氢氧化铝的制备方法及其应用106. 200810020719 一种孔径与／或孔间距可调控的纳米多孔氧化铝膜的制法107. 200810244120 以氧化铝为包裹层的纳米电缆的制备方法108. 200810023208 以高岭土为原料制备超细白炭黑和纳米氧化铝的方法109. 200810017990 纳米与亚微米氧化铝混杂增强铜基复合材料及制备方法110. 200810124751 凹柱面正三棱柱形的氧化铝纳米线及其原位制备方法111. 200810016209 一种氧化铝-碳化钨钛纳米复合陶瓷材料的制备方法112. 200810106915 一种以γ-氧化铝纳米粒子为模板制备中空金属纳米粒子的方法113. 200810184312 制造氧化铝纳米孔阵列的方法、及制造磁记录介质的方法114. 200810202075 氧化铝/石墨层纳米复合材料及其制备方法115. 200810226248 一种制备具有高比表面积纳米氧化铝材料的方法116. 200810040460 大长径比氧化铝纳米线的制备方法117. 200810040461 氧化铝纳米棒的制备方法118. 200810101833 利用原位表面修饰制备油溶性氢氧化铝纳米粒子的方法119. 200910086807 一种纳米氧化铝包覆钨粉的制备方法120. 200910026006 用多孔氧化铝薄膜制备纳米级氧化铝颗粒的方法121. 200910069160 具有高吸墨性能纳米氧化铝的原料配方及制备方法122. 200910057244 一维氧化铝纳米线／纳米棒的制备方法123. 200910035950 一种优先暴露｛１１１｝面的γ－氧化铝纳米管的制法124. 200910048063 一种纳米氧化铝的制备方法125. 200910238415 一种真空冷冻干燥制备纳米氧化铝的方法126. 200910224968 包含稀土元素的氧化铝纳米线的合成127. 200910199474 一种纳米氧化铝／石蜡复合相变蓄热材料及其制备与应用128. 200910115851 纳米陶瓷氧化铝涂附磨具及其制造方法129. 200910114861 超声波灌注多孔阳极氧化铝模板制备氧化锌纳米管的方法130. 200910014220 氮化硼纳米管增强的氧化铝陶瓷的制备方法131. 200910046663 一种介孔纳米氧化铝的制备方法132. 200910078475 纳米氧化铝复合粉体制造方法133. 200910133120 一种利用纳米氧化铝处理铝质耐火材料原料的方法134. 200910069631 一种稀土锆掺杂氧化铝纳米纤维催化剂载体材料及其制备方法135. 200910069630 一种稀土铈掺杂氧化铝纳米纤维催化剂载体材料及其制备方法136. 200910085268 一种纳米银颗粒分散氧化铝光学薄膜及制备方法137. 200910015239 纳米碳化硅增韧氧化铝防弹陶瓷的制备方法138. 200910009312 氧化铝纳米线阵列的制备方法139. 200910044894 纳米Na-β-氧化铝粉体的制备方法140. 201010228877 水合纳米氧化铝制备亚微米级γ－ＬｉＡｌＯ２粉末的方法141. 201010573994 一种多孔纳米氧化铝空心球的制备方法142. 201010549115 一种静电纺丝制备氧化铝纳米纤维的方法143. 201010285346 一种基于多孔阳极氧化铝模板的硫化钴纳米管或纳米线的制备方法144. 201010250074 具有高分散高吸墨性能纳米氧化铝及其制备方法和应用145. 201010032308 一种氧化铝／氧化锡纳米纤维复合膜及其制备方法146. 201010218151 在锦纶织物表面制备纳米氧化铝颗粒复合银镀层的方法147. 201010181565 一种氧化铝－碳化钛－氧化锆纳米复合陶瓷材料的制备方法148. 201010173843 再生聚烯烃共混改性复合纳米氢氧化铝阻燃环保绝缘材料149. 201010141143 一种制备纳米氧化铝弥散铁粉的方法150. 201010158050 一种基于纳米氧化铝的泡沫陶瓷制备方法151. 201010165411 铝合金表面预先合成纳米氧化铝增强激光熔覆层的方法152. 201010142654 纳米二氧化锰／活性氧化铝复合吸附剂及其制备方法153. 201010138840 一种去除纳米氧化铝模板背面金属镀层的装置及其方法154. 201010136463 一种钛酸铝纳米纤维增韧氧化铝复合材料及其制备方法155. 201010032309 一种氧化铝／氧化锡共混纳米纤维膜及其制备方法付款方式：1、本套技术资料120元2、资料都为电子版的，部分资料包括专利和科研成果资料，可以打印。
阳极氧化铝模板(aao)的制备与应用研究
标题：深度探究阳极氧化铝模板（AAO）的制备与应用研究一、概述阳极氧化铝模板（AAO）是一种具有微孔结构的材料，由于其独特的性质在众多领域展现出了巨大的应用潜力。
本文将深入探讨AAO的制备方法和其在各个领域的应用研究。
二、AAO的制备方法1. 模板法制备模板法是制备AAO的常见方法，通过模板的作用，在铝基底上形成一定孔径和密度的孔洞结构。
该方法可以利用硬模板或软模板，如聚苯乙烯球和聚苯乙烯磺酸钠等，通过控制模板的大小和形状来调控AAO 的孔洞结构。
2. 自组装制备自组装是一种简单高效的AAO制备方法，通过表面张力和化学吸附等现象，使得前驱体在铝表面形成规整的排列。
随后进行阳极氧化处理，即可得到具有有序孔洞结构的AAO材料。
3. 氧化还原制备氧化还原法是将铝箔经过预处理后，在氧化液中进行氧化还原反应，从而形成具有孔洞结构的AAO材料。
这种方法制备的AAO具有高度可控性和规整性，能够满足一些特殊应用的需求。
三、AAO在材料科学中的应用研究1. 纳米材料制备AAO模板具有均匀、有序的孔洞结构，可以用作纳米材料的制备模板。
通过在孔洞中填充各类材料并去除模板，可以制备出具有规整结构和特殊性能的纳米材料，如纳米线、纳米颗粒等。
2. 光伏领域应用AAO的孔洞结构对光子在介质中的传播和反射具有一定影响，因此在太阳能电池、光子晶体和光子晶格方面具有重要应用潜力。
通过调控AAO的孔洞结构和尺寸，可以提高光电转换效率和光学性能。
3. 储能材料研究AAO的孔洞结构可以用于储存和传输离子或分子，因此在储能材料领域有着广泛的应用。
通过在孔洞中填充导电材料或特定离子，可以制备出具有高效储能性能的新型材料。
四、结语通过对AAO的制备方法和应用研究的探讨，我们可以看到AAO具有广阔的应用前景和重要的研究价值。
在未来的科研工作中，我们需要深入研究AAO在材料科学、光伏领域和储能材料等方面的应用，同时不断改进制备方法，以推动其在实际应用中发挥更大的作用。
介孔材料制备方法
介孔材料是具有高度有序的孔道结构和大比表面积的材料，广泛应用于催化、吸附、分离等领域。
以下是一种常见的介孔材料制备方法：
1.模板法（Template Method）：
●选择合适的模板剂，如表面活性剂、聚合物或胶体颗粒。
●将模板剂与溶剂和适当的硅源混合，并形成凝胶或溶胶状态。
●在适当的条件下进行热处理或化学处理，使凝胶或溶胶发生凝胶化、溶胶凝聚或自
组装，生成介孔结构。
●最后，通过高温煅烧或其他处理方法去除模板剂，得到具有介孔结构的材料。
2.水热法（Hydrothermal Method）：
●将适当的硅源和溶剂混合，形成溶胶状态。
●在高温高压的水热条件下进行反应，通过水热作用促使硅源在溶液中形成介孔结构。
●冷却后，收集和洗涤产物，经过干燥和煅烧等步骤，得到最终的介孔材料。
3.氧化物模板法（Oxide Template Method）：
●制备具有有序孔道结构的氧化物颗粒，如二氧化硅或氧化铝。
●将这些氧化物颗粒与硅源等混合，并形成凝胶状或溶胶状。
●在适当的条件下进行热处理或化学处理，使凝胶或溶胶发生凝胶化、溶胶凝聚或自
组装，生成介孔结构。
●最后，通过酸洗或其他方法去除氧化物模板颗粒，得到含有介孔结构的材料。
以上是常见的介孔材料制备方法之一，不同的方法适用于不同的材料和应用需求。
在实际制备过程中，可以根据具体情况进行调整和改进。
针状纳米氧化铝
针状纳米氧化铝针状纳米氧化铝是一种高效的纳米材料，其特殊形态与优异性能吸引人们的广泛关注，广泛应用于催化、陶瓷、涂料、橡胶、电子材料等领域。
本文将探讨针状纳米氧化铝的制备、结构、性质以及应用领域。
一、制备方法目前，制备针状纳米氧化铝的方法主要有以下几种：1、水热法将铝盐和离子交换树脂一起加入反应釜中，在高温、高压条件下水热反应，即可得到针状纳米氧化铝。
2、低温溶剂热法将铝醇盐溶液和有机溶剂一起加入反应釜中，在特定条件下加热，即可得到针状纳米氧化铝。
3、溶胶-凝胶法在气相水解得到的溶胶中，加入一定量的有机胶体或者无机凝胶剂，制备出胶体或者凝胶体，经过焙烧可以得到针状纳米氧化铝。
二、结构和性质分析针状纳米氧化铝是一种以棒状、针状为主的纳米材料，具有非常独特的结构。
在针状氧化铝中，杆状物质的直径一般在10 nm-50 nm之间，长度则在100 nm-1μm之间。
此外，针状氧化铝的表面特性具有很高的比表面积，是球状或其他形状纳米氧化铝的10-100倍。
由于其特殊结构，针状纳米氧化铝具有以下几个特点：1、高的催化活性针状纳米氧化铝具有非常高的催化活性，能够降低催化反应的温度和提高催化反应的选择性和效率。
2、高的比表面积针状纳米氧化铝的比表面积非常高，因此在吸附、催化、分离等方面具有非常大的优势，是其他形状纳米氧化铝所不及的。
3、高的化学稳定性由于其特殊的结构和化学成分，针状氧化铝的化学稳定性非常高，能够在高温、高压、强酸强碱等恶劣条件下仍保持其性能不变。
三、应用领域针状纳米氧化铝已经广泛应用于催化、陶瓷、涂料、橡胶、电子材料等领域。
1、催化针状纳米氧化铝的高比表面积和催化活性使其在催化剂领域具有广泛应用。
例如，针状氧化铝可以用于制备新型的环保催化剂，在汽车尾气中去除有害气体，降低空气污染；还可以用于制备液相催化剂，提高催化效率，节约催化剂用量等。
2、陶瓷针状氧化铝在陶瓷领域也有较广泛的应用。
制备针状氧化铝粉末，可以提高陶瓷的强度、硬度，改善陶瓷成型性能等。
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铝源，在水，丙醇体系中制备介孔氧化铝，其比表面
ｍ２，ｇ，孔容为０．５９ ｃｍ３／ｇ。相对传统氧化铝 而言，以硬脂酸为模板制备的介孔氧化铝比表面积
积达６５０ 大，孔径小，导致其吸附氟离子的能力增强。 （３）非离子型表面活性剂模板剂 非离子表面活性剂是目前制备介孔氧化铝最常 用的模板剂。 温景姣等【ｓＪ以聚乙二醇为模板剂，硝酸铝为铝 源制备有序介孔氧化铝。产品的比表面积为２９６
Ｑｉａｎ Ｌｉｕ等１６】采用十二烷基硫酸钠为模板剂， ＡＩ（Ｎ０３）３．９Ｈ２０作铝源制备了介孔氧化铝。随着焙 烧温度的提高，介孔氧化铝的比表面积和孔容逐渐 减小，而平均孔径则增大。
Ｇｒａｃｅ
介孔氧化铝的制备
介孔氧化铝的制备方法包括溶胶．凝胶法、水热
Ｌｅｅ等【７１以硬脂酸为模板剂，仲丁醇铝为
法和模板法等，其原理是以表面活性剂为模板，通 过有机物和无机物之间的作用自组装生成介孔材 料。近年来，人们不断对制备方法进行改进和优化， 并在此基础上提出了诸多新的制备途径。制备过程 中使用的模板剂主要分为两大类：表面活性剂和非 表面活性剂模板剂。
Ｃ，２０１０，１１４：２８－３５．
存在着各种问题。介孔氧化铝的制备条件苛刻，工
艺相对复杂，并且其热稳定性较差，尤其是对其制 备机理还不能很好的解释。因此，对介孔氧化铝材 料的研究应集中在以下方面： （１）在现有的制备介孔氧化铝的基础上，改 进或开发新的制备方法，探索新型的模板剂，寻找
Ｌｉｕ，Ａｌｑｉｎ Ｗａｎｇ，Ｘｉａｏｄｏｎｇ Ｗａｎｇ，ｅｔ ａ１．Ｍｏｒｐｈｏｌｏｇｉｃａｌｌｙ
ＭｅｓｏｐＤｒｏｗ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，
２００８．Ｉｌｌ：３２３．３３３．
（３）研究不同方法制备介孔氧化铝的机理。
参考文献
【ｌ】Ｌｉｎ
ａ
【１０１王春明，王培，王晖，等．大比表面积ｙ－Ａ｜２０３的制备及辅助剂蔗 糖的用量对？－Ａ１２０３织构的影响【Ｊ】．催化学报，２００５．２６（９）：
７９７．８０２．
ｍ２／ｇ。
（２）阴离子型表面活性剂模板剂
Ａｇｎｅｔａ
Ｃａｒａｇｈｅｏｒｇｈｅｏｐｏｌ掣５】采用月桂酸作模
ｌｌｍ。
和特性的研究已经成为当今研究领域的一个热点。
本文详细介绍了介孔氧化铝的多种制备方法以及介 孔氧化铝作为催化剂和吸附剂的应用现状，并对今 后的研究方向进行了展望。 １
板剂，仲丁醇铝作铝源，在仲丁醇中制备了介孔氧 化铝。产物的平均孔径为３．５
ｃｍ３，ｇ
Ｑｉａｎ Ｌｉｕ等【９１以聚氧乙烯一聚氧丙烯一聚氧乙烯
增刊
王晓艳等：介孔氧化铝的制备及应用研究进展
（即Ｐ１２３）为模板剂制备介孔氧化铝。产物的比表 面积为４６３ ｍ２／ｇ，孔径和孔容均随Ｐ１２３浓度的增加 呈增大的趋势。 １．２以非表面活性剂为模板剂制备介孔氧化铝 王春明等【ｌｏ】以蔗糖为模板剂，ＡＩ（Ｎ０３）３．９Ｈ２０ 为铝源制备了具有大比表面积的介孔ｙ－Ａ１２０３，经 ６００℃长时间焙烧后产物的比表面积仍可达３５０ ｍ２／ｇ左右。通过改变蔗糖的用量，对ｙ－Ａ１２０３的比 表面积和孔结构等可进行调控。 Ｘｕ等【ｌｌ】以葡萄糖，蔗糖，淀粉和Ｂ＿环糊精为
化
・５７４・
工
进
展
２０１０年第２９卷增刊
ＣＨＥＭＩＣＡＬ ＩＮＤＵＳＴＲＹ ＡＮＤ ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ ＰＲＯＧＲＥＳＳ
介孑Ｌ氧化铝的制备及应用研究进展
王晓艳，李宇慧，王景刚，王思粉，冯丽娟
（中国海洋大学化学化工学院，山东青岛２６６１００）
摘要：相对普通的Ａｌ。０３而言，介孔氧化铝具有较大的比表面积和较窄的孔径分布，这一新型氧化铝有望在催 化、吸附等领域得到广泛应用。本文详细介绍了介孔氧化铝的多种制备方法以及介孔氧化铝作为催化剂和吸附 剂的应用现状，并对今后的研究方向进行了展望。 关键词：介孔氧化铝；制备；催化；吸附
语
目前介孔氧化铝的制备及其应用尚处在实验
・５７６・
化
工
进
展
２０１０年第２９卷
室研究阶段，无论从吸附角度还是催化应用前景上 看，介孔氧化铝制备路线的多样性，结构性能的不 同使其成为一种值得研究的介孔材料，但研究中还
Ｍ／ｃｒｏｐｏｒｏｕ３ ａｎｄＭｅｓｏｐｏｒｏｕｓ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，２０１０。１２８：８５－９０． 【５】Ａｇｎｅｔａ
Ｗ Ｙ，Ｃｈｅａ
Ｊ
Ｓ，Ｓａｎ
Ｙ，ｃｃ ａ１．Ｂｉｍｏｄａｌ
ａ
Ｍｅｓｏｌａｏｒｅ Ｄｉｓｕｉｂｕｄｏｎ ｉｎ
【１１】
Ｂｅｎｊｉｎｇ
Ｘｕ
ｔ
Ｊｕｎ ｏｆ
Ｌｏｎｇ，Ｈｍｐｉｎｇ
Ｔ＇ｍａ，ｅｔ
ａ１．Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ
ａｎｄ
Ｓｉｌｉｃａ
ＰＴ印ａｒｅｄ
ｂＹ Ｃａｌｃｉｎｉｎｇ
Ｗｅｔ
Ｓｕｒｆａｃｔａｎｔ－Ｃｏｎｔａｌｎｉｎｇ Ｓｉｌｉｃａｔｅ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ，１９９５：
ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ
ｍｅｓｏｐｏｒｏｎｓ
ｇ－ａｌｕｍｉｎａ
ｔｅｍｐｌａｔｅｄ
ｂｙ ｓａｃｃｈａｒｉｄｅ
ｍ２／ｇ，０．８２ ｅｍ３，ｇ）对砷的吸附量和吸附速率是传统
Ｋｉｍ等【２】采用硬脂酸为模板剂，仲丁醇铝为
铝源制备介孔氧化铝，并采用浸渍法制备负载Ｎｉ 的介孔氧化铝催化剂。研究结果表明，当硬脂酸／ 仲丁醇铝的比例很小时，负载Ｎｉ的介孔氧化铝对 １．２．二氯丙烷的加氢脱氯反应有较高活性。 秦亮生等Ｉｌ别分别采用Ｐ１２３，ＣＴＡＢ和壳聚糖为 模板剂制备介孔Ａ１２０３，并负载纳米Ａｕ催化剂。研 究表明，以表面碱性较丰富的介孔Ａ１２０３为载体制 备的催化剂表面Ａｕ粒子分布较均匀且粒径（３．１～ ３．２ｎｍ）较小，在ＣＯ完全氧化反应中催化活性也较 高，表明载体表面的碱性位有利于稳定其表面沉积 的纳米Ａｕ粒子。 ３
ｆｒｏｍ
ｂｏｅｌｕｎｉｔｅ ａｎｄ
简便、廉价、易于工业化的介孔氧化铝制备方法。
（２）对现有的制备工艺进行优化，制备具有 比表面积高、孔径分布较窄以及热稳定性较好的介 孔氧化铝。
ｃａｔａｌｙｔｉｃ
ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ ａｎｄ
ｏｆ
ｍｅｓｏｐｏｒｏｎｓ
ｙ－ａｌｕｍｉｎａ
ｓｏｌ［Ｊ］．Ｍｉｃｍｐｏｍｕｓ
氧化铝的５．１和３．８倍；对磷的吸附量和吸附速率是 普通氧化铝的２．２和１．９倍，导致吸附量和吸附速率 增大的原因可能是介孔氧化铝具有较大比表面积和 孔容。 过量氟离子会导致骨骼缺钙，世界健康组织规 定饮用水其含量应低于１．５ ｍｇｌＬ。半导体工业、电 镀行业的发展导致排除的废水中氟含量急剧增加。
结
Ｐｉｌ
模板，异丙醇铝为铝源制各介孔氧化铝。模板剂分
子量的不同，导致产物结构有很大的区别。相对葡 萄糖和蔗糖而言，由淀粉和ｐ一环糊精为模板剂制备 的介孔氧化铝的孔径分布更宽，孔径更大。另外， 对于Ｂ一环糊精而言，ｐＨ值的改变会导致比表面积 和孔容变化很大，但是孔径保持恒定。
２介孔氧化铝的应用
人们对介孔材料的潜在应用进行了大量研究。 其中，介孔氧化铝在催化、吸附等方面的应用受到 极大的关注。 ２．１介孑Ｌ氧化铝在吸附方面的应用 吸附法是除去水体中低浓度重金属离子很有 效的方法，有关重金属离子在无机固体氧化物上的 吸附作用已经开展了许多研究。常用的吸附剂是活 性炭，但其吸附容量较低，且无选择性，再生困难。 而介孔氧化铝具有较大的内表面，可以选择性地吸 附水体中的金属离子。 砷的毒性很高，因此砷的去除非常重要。通常 情况下，水中砷元素的存在形式包括Ａｓ（Ｖ）和 Ａｓ（ＩＩＩ），相对于Ａｓ（Ｖ）而言，Ａｓ（ＨＩ）较少见。 同时，工厂、农业和家庭排放的废水产生的磷是水 体中产生绿色菌和藻类的直接原因，也是水体富营 养化的根源。Ｍｉ—Ｊｉｎ Ｙｕ等１１２】从吸附量和吸附动力学 角度考察了介孔氧化铝与普通氧化铝对饮用水中砷 和磷的吸附能力，得出介孔氧化铝（比表面积４８３
以表面活性剂为模板剂制备介孔氧化铝 制备介孔氧化铝的表面活性剂模板剂主要有：
阳离子表面活性剂、阴离子表面活性剂和非离子表 面活性剂。 （１）阳离子型表面活性剂模板剂 Ｌｉｕ等１３］以酒石酸为模板剂，异丁醇铝为铝源制
ｍ２，ｇ、孔径分布窄（２．８～４．０ ｒｉｍ）、孔容在０．４５
以上，且孔道成蠕虫状并具有一定的有序性。
Ｃａｒａｇｈｅｏｒｇｈｅｏｐｏｌ，Ａｄｉｎａ
Ｒｏｇｏｚｅａ。Ｒｏｄｉｇａ
Ｇａｎｅａ，眈ａＬ
Ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎ
ｏｆ
ｔｈｅ Ｓｕｆｆａｃｔａｎｔ
Ｒｏｌｅ ｉｎ ｔｈｅ ＣｈｅｍｉｓｔｒｙＳｙｎ Nhomakorabeaｈｅｓｉｓ
ｏｆ
Ｍｅｓｏｐｏｒｏｎｓ
Ａｌｕｍｉｎａ【Ｊ】．Ｊｏｕｒｎａ／ｏｆＰｈｙｓｉｃａｌ
【６】Ｏｉａｎ
１９９２年，美国Ｍｏｂｉｌ石油公司首次使用烷基季
备了介孔氧化铝。根据酒石酸的浓度不同，产物的 比表面积在３８０＂－＇４３０ ｍ２／ｇ，且孔径随酒石酸浓度的 增加在３．８～５．０
Ｊｏｏ Ｈｙｕｎ
ｎｌＢ。
铵盐型阳离子表面活性剂为模板剃¨，成功地制备
了Ｍ４１Ｓ系列介孔硅铝盐材料【２Ｊ。这类介孔材料的 诞生将分子筛的规则孔径从微孔范围拓展到了介孔 领域，促使沸石分子筛中难以完成的大分子催化、 吸附与分离等过程展示出广阔的应用前景。自此以 后，介孔材料逐渐成为催化材料研究领域的热门课 题之一。 氧化铝是重要的催化剂载体和吸附剂，在工业 上有着广泛应用。介孔氧化铝不仅比表面积大，孔 径、孔容以及孔隙分布等均可采用不同方法加以控 制。将氧化铝制备成介孔材料优于传统氧化硅材料： 具有更高的水热稳定性、不同的等电荷点、易于均 匀负载不同的金属物种。介孔氧化铝的制各、结构
吸附除氟方法具有价格低，处理方便及安全等优点， 使其在去除氟离子方面日益受到关注。Ｇｒａｃｅ
Ｌｅｅ
等１７１使用由硬脂酸制备的介孔氧化铝去除饮用水中 氟离子，研究结果表明，介孔氧化铝对饮用水中氟 离子的吸附量和吸附速率是普通氧化铝的２．２倍和 ４５倍，孔径大小适中以及孔径分布均匀有利于氟离 子的去除。 ２．２介孔氧化铝在催化方面的应用 迄今为止，介孔氧化铝在催化上的应用局限于 少数几类反应，究其原因在于介孔氧化铝的制备条 件苛刻，产物热稳定性差，无法广泛应用。 Ｑｉａｎ Ｌｉｕ等【９Ｊ将２０％（质量分数）Ｆｅ铁负载在 介孔氧化铝制备的催化剂用于Ｓ０２的还原，研究发 现相对于普通氧化铝而言，介孔氧化铝制备的催化 剂促使Ｓ０２完全转化时的反应温度急剧降低，且对 生成硫磺具有良好的选择性。 Ｍｏ－Ｃｏ／Ａ１２０３和Ｍｏ—Ｎｉ／Ａ１２０３是应用于汽柴油 加氢脱硫反应的一类重要催化剂，用噻吩的加氢脱 硫反应作为模型反应，对介孔氧化铝（ＭＡ）和普 通氧化铝作为催化剂载体作了比较。介孔氧化铝通 过钼酸铵溶液等体积浸渍或与氧化钼一起进行焙烧 处理制备催化剂。由于介孔氧化铝比普通氧化铝具 有更大的比表面积，这使其可以负载约３０％（质量 分数）的氧化钼，与负载１５％（质量分数）氧化钼 的普通氧化铝相比，前者导致噻吩具有很高的转化 率。在负载３０％（质量分数）ＭｏＯａ／ＭＡ的ＸＲＤ图 中，几乎看不到氧化钳的特征衍射峰出现。可以推 断氧化钼实际上在ＭＡ孔内形成了单分子层排布， 没有堆积现象发生ｉ１３。１４ｌ。