ОКСИД АЛЮМИНИЯ
ALUMINIUM OXIDE

Изобретение относится к оксиду алюминия, а именно к триоксиду алюминия в виде порошков или агломератов с частицами, имеющими сотовую пористую структуру, и может быть использовано в качестве носителей катализаторов, адсорбентов и фильтров для химической, пищевой, фармацевтической промышленности.
3
Известен оксид алюминия с пористой структурой, характеризующейся тем, что в ней не более чем 5% от суммарного объема пор составляют поры больше, чем 350 Å («макропоры»), а также большим объемом пор (более чем 0,8 см/г, по данным измерений ртутной интрузией) и бимодальным характером распределения объемов пор, т.е. таким распределением объемов пор, в котором в том случае, когда строят зависимость возрастающего объема пор как функцию диаметра пор, полученная функция имеет два максимума (RU, патент №2281161, B01J 21/04, опубл. 10.12.2004 г.).
К недостаткам данного оксида алюминия можно отнести малый диаметр пор, что ограничивает его применение в качестве носителя катализаторов, адсорбента и наполнителя фильтров, в частности в процессах синтеза катализаторов и как осушителя газов, содержащих капельную влагу.
Наиболее близким к заявляемому изобретению является макромезопористый оксид алюминия в виде отдельных частиц, в котором сотовая структура пор обусловлена использованием дрожжей в качестве биошаблона. Пористая структура данного оксида алюминия характеризуется хаотичным расположением макропор с размерами 1,5-3 мкм в виде лабиринта, в стенках которых находятся связанные между собой поры с размерами 3-4,5 нм (Yuan Ma, Qinglian Wei, Ruowen Ling, Fengkai An, Guangyu Mu, Yongmin Huang. Synthesis of macro-mesoporous alumina with yeast cell as bio-template. Microporous and Mesoporous Materials. Elsevier, 165 (2013), p.177-184, 2012).
Недостатком данного оксида алюминия является хаотичное лабиринтное расположение макропор, увеличивающее гидравлическое сопротивление, что затрудняет прохождение участвующих в различных процессах веществ внутрь частиц и доступ к внутренней поверхности оксида алюминия, на которой могут проходить как каталитические реакции, так и адсорбция.
Кроме того, к недостаткам можно также отнести сложность и длительность процесса получения такого оксида алюминия.
В основу изобретения положена задача расширения видов пористого оксида алюминия с сотовой структурой пор в микронном диапазоне размеров. При этом техническим результатом является реализация этого назначения.
Достижение вышеуказанного технического результата обеспечивается тем, что в оксиде алюминия, представленном отдельными частицами с пористой структурой, пористость частиц составляет 60-80%, а пористая структура представлена протяженными, параллельно расположенными каналами с плотной упаковкой, с размером каналов в поперечнике 0,3-1,0 мкм и длиной до 50 мкм.
При использовании такого оксида алюминия облегчается прохождение участвующих в различных процессах веществ внутрь частицы, обеспечивая доступ к внутренней поверхности оксида алюминия, на которой могут проходить как каталитические реакции, так и адсорбция.
Сущность изобретения поясняется графическими материалами. На фиг.1 показана наружная поверхность частицы оксида алюминия с выходящими наружу отверстиями пор, демонстрирующая их плотную упаковку. На фиг.2 показан скол частицы оксида алюминия, обнажающий протяженность параллельно расположенных каналов.
Получение оксида алюминия осуществляется следующим образом.
3
Кристаллы гексагидрата хлорида алюминия обрабатывают избытком водного раствора аммиака (содержание NH - 25 мас.%) при температуре 20-80°C, которая повышается в ходе процесса за счет экзотермического эффекта реакции. Обработанные водным раствором аммиака частицы, визуально сохраняют внешнюю форму и размеры исходных кристаллов гексагидрата хлорида алюминия, но представляют собой (по данным рентгенофазового анализа) гидроксид алюминия в полиморфной модификации бемита (A1OOH). Частицы бемита промывают водой до нейтральной среды, сушат при 105°C до постоянной массы и прокаливают при температуре 650-750°C в течение 1 ч.
2
3
2
2
3
2
-
Получаемый таким образом оксид алюминия имеет гамма-полиморфную модификацию и содержит, мас.%: AlO 98,6; NaO 0,005; FeO 0,01; SiO 0,01; Cl<0,01.
Частицы получаемого оксида алюминия пронизаны параллельно расположенными протяженными каналами (порами), отверстия которых выходят на внешнюю поверхность. Размеры каналов имеют в поперечнике 0,3-1,0 мкм и длину до 50 мкм. Пористость частиц, определенная расчетным методом на основе измерения микрофотографий, составляет 60-80%.
При использовании такого оксида алюминия облегчается прохождение участвующих в различных процессах веществ внутрь, что обеспечивает доступ к внутренней поверхности оксида алюминия, на которой могут проходить как каталитические реакции, так и адсорбция.
При получении такого оксида алюминия не предполагается переосаждение гидратированных соединений алюминия. Таким образом, размер получаемых частиц, а следовательно, и длины пор определяются только изначальным размером кристаллов исходного вещества - гексагидрата хлорида алюминия.
3
Влагоемкость оксида алюминия, определенная экспериментальным методом, составила 0,62 см/г. Таким образом, способность предлагаемого вещества поглощать капельную влагу является высокой.