سنتز گاما-آلومینا با سطح ویژه و حجم حفره بالا به روش سل-ژل با کمک پلی‌اتیلن‌گلایکول

نوع مقاله : علمی-پژوهشی

نویسندگان

دانشکده مهندسی شیمی، نفت و گاز، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران، ایران

چکیده

در این پژوهش، تأثیر پلی‌اتیلن‌گلیکول بر سنتز و ویژگی­ های ساختاری پایه گاما آلومینا بررسی شد. بدین منظور از فرایند سل-ژل به عنوان روش سنتز و از آلومینیوم ایزوپروپوکسید به عنوان پیش ­ماده برای تهیه گاما آلومینا بهره گرفته شد. از آنالیز جذب و دفع نیتروژن به­ منظور محاسبه­­ ی سطح ویژه، حجم روزنه ها و توزیع اندازه روزنه های گاما آلومیناهای سنتز شده با درصد مولی­ های گوناگون پلی‌اتیلن‌گلیکول استفاد شد. نتیجه ­ها نشان داد که سطح ویژه( m2/g344) و حجم روزنه ­هی (cm3/g 2/2)بهترین آلومینای سنتز شده با نسبت مولی 05/0 پلی‌اتیلن‌گلیکول به آلومینیوم ایزوپروپوکسید نسبت به نمونه سنتز شده در غیاب پلی‌اتیلن‌گلیکول به ترتیب حدود 40 و 340 درصد افزایش را نشان می ­دهد. هم چنین دیده شد با افزایش نسبت مولی پلی ­اتیلن ­گلیکول به بیش از 05/0 تغییر چشمگیری در ساختار آلومینا به ­وجود نمی ­آید. بهترین نمونه گاما آلومینای سنتزی به ­وسیله آنالیزهای جذب و دفع نیتروژن، میکروسکوپ الکترونی روبشی و پراش‌سنجی پرتو ایکس مورد مطالعه بیش ­تر قرار گرفت و با گاما آلومینای تجاری تهیه شده از شرکت مرک با سطح ویژه ( m2/g174)  و حجم روزنه ها (cm3/g 5/0) مقایسه شد. بر اساس نتیجه­های پراش پرتو ایکس اندازه بلورهای گاما آلومینای مرک و بهترین نمونه سنتزی به ‌ترتیب 13 و 7  نانومتر محاسبه شدند برخلاف روش ­های پیشین سنتز گاما آلومینا که نمونه ­های سنتزی با سطح ویژه بالا، به طور معمول دارای حجم روزنه ­های کمی بودند،  استفاده از پلی اتیلن گلیکول در فرایند سل-ژل افزون بر افزایش سطح ویژه موجب افزایش چشمگیری در حجم روزنه ها نیز شد. همچنین سنتز گاما آلومینا با استفاده از پلی ­اتیلن­ گلیکول  از پیچیدگی کم­ تری  نسبت به سایر روش ­ها برخوردار است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] Sengupta S., Amte V., Dongara R., Das A.K., Bhunia H., Bajpai P.K., Effects of the Adsorbent Preparation Method for CO2 Capture from Flue Gas Using K2CO3/Al2CO3 Adsorbents, Energy Fuels, 29(1): 287-297 (2015).
 [2] Kajohnchaiyagual J., Jubsilp C., Dueramae I., Rimdusit S., Thermal and Mechanical Properties Enhancement Obtained in Highly Filled Alumina‐Polybenzoxazine Composites, Polymer Composites, 35(11): 2269-79 (2014).
[3] Jain S., Bansiwal A., Biniwale R.B., Milmille S., Das S., Tiwari S., Antony P.S., Enhancing Adsorption of Nitrate Using Metal Impregnated Alumina, Environmental Chemical Engineering, 3(4): 2342-9 (2015).
[4] Santos P.S., Santos H.S., Toledo S., Standard Transition Aluminas. Electron Microscopy Studies, Materials Research, 3(4): 104-14 (2000).
[5] Dong W., Chen X., Yu F., Wu Y., Na2CO3/MgO/Al2CO3 Solid Sorbents for Low-Temperature CO2 Capture, Energy Fuels, 29(2): 968-973 (2015).
[7] Trueba M., Trasatti S.P., γ-Alumina as a Support for Catalysts: A Review of Fundamental Aspects, European Journal of Inorganic Chemistry, (17): 3393-3403 (2005).
[8] Zhang Z., Hicks R.W., Pauly T.R., Pinnavaia T.J., Mesostructured forms of γ-Al2O3, American Chemical Society, 124(8): 1592-3 (2002).
[9] Farias R.F., Arnold U., Martınez L., Schuchardt U., Jannini M.J., Airoldi C., Synthesis, Characterization and Catalytic Properties of Sol-Gel Derived Mixed Oxides, Physics and Chemistry of Solids, 64 (12): 2385-9 (2003).
[10] Teoh G.L., Liew K.Y., Mahmood W.A.K., Synthesis and Characterization of Sol-Gel Alumina Nanofibers, Sol-Gel Science and Technology, 44 (3): 177-186 (2007).
[11] Aguado J., Escola J., Castro M., Paredes B., Sol-Gel Synthesis of Mesostructured γ-alumina Templated by Cationic Surfactants, Microporous and Mesoporous Materials, 83(1): 181-92 (2005).
[12] Lee H.C., Kim H.J., Rhee C.H., Lee K.H., Lee J.S., Chung S.H., Synthesis of Nanostructured γ-Alumina with a Cationic Surfactant and Controlled Amounts of Water, Microporous and Mesoporous Materials, 79 (1): 61-8 (2005).
[13] Sanchez-Valente J., Bokhimi X., Toledo J., Synthesis and Catalytic Properties of Nanostructured Aluminas Obtained by Sol-Gel Method, Applied Catalysis A: General, 264 (2): 175-81 (2004).
[14] Buelna G., Lin Y., Sol–Gel-derived Mesoporous γ-Alumina Granules, Microporous and Mesoporous Materials, 30 (2): 359-69 (1999).
[15] Keshavarz A.R., Rezaei M., Yaripour F., Nanocrystalline Gamma-Alumina: A Highly Active Catalyst for Dimethyl Ether Synthesis, Powder Technology, 199 (2): 176-179 (2010).
[16] Akia M., Alavi S.M., Rezaei M., Yan Z.F., Optimizing the Sol-Gel Parameters on the Synthesis of Mesostructure Nanocrystalline γ-Al2O3, Microporous and Mesoporous Materials, 122 (1): 72-78 (2009).
[17] Tokudome Y., Fujita K., Nakanishi K., Miura K., Hirao K., Synthesis of Monolithic Al2O3 with Well-Defined Macropores and Mesostructured Skeletons via the Sol−Gel Process Accompanied by Phase Separation, Chemistry of Materials, 19 (14): 3393-8 (2007).
[18] Dormidontova E.E., Role of Competitive PEO−Water and Water−Water Hydrogen Bonding in Aqueous Solution PEO Behavior, Macromolecules, 35 (3): 987-1001 (2002).
[19] Passos A., Pulcinelli S., Briois V., Santilli C., High surface Area Hierarchical Porous Al2O3 Prepared by the Integration of Sol-Gel Transition and Phase Separation, RSC Advances, 6 (62): 57217-26 (2016).
 [20] Lamouri S., Hamidouche M., Bouaouadja N., Belhouchet H., Garnier V., Fantozzi G., Trelkat J.F., Control of the γ-Alumina to Α-Alumina Phase Transformation for an Optimized Alumina Densification, Boletín de la Sociedad Española de Cerámica y Vidrio, 56 (2): 47-54 (2017).
[21] Dabbagh H.A., Rasti E., Yalfani M.S., Medina F., Formation of γ-Alumina Nanorods in Presence of Alanine, Materials Research Bulletin, 46 (2): 271-277 (2011).
[23] Thommes M., Smarsly B., Groenewolt M., Ravikovitch P.I., Neimark A.V., Adsorption Hysteresis of Nitrogen and Argon in Pore Networks and Characterization of Novel Micro- and Mesoporous Silicas, Langmuir, 22 (2): 756-64 (2006).
[24] Rouquerol F., Rouquerol J., Sing K., Absorption by Powders and Porous Solids: Principles, Methodology and Applications, First Edition, Academic Press, London (1998).
[25] Bu S., Jin Z., Liu X., Du H., Cheng Z, Preparation and Formation Mechanism of Porous TiO2 Films Using PEG and Alcohol Solvent as Double-Templates, Journal of Sol-Gel Science and Technology, 30 (3): 239-248 (2004).
[26] Liu X., Jin Z., Bu S., Yin T., Influences of Solvent on Properties of TiO2 Porous Films Prepared by a Sol-Gel Method from the System Containing PEG, Journal of Sol-Gel Science and Technology, 36 (1): 103-111 (2005).
[27] Musil J., Blazek J., Zeman P., Proksova S., Sasek M., Cerstvy R., Thermal Stability of Alumina Thin Films Containing -Al2O3 Phase Prepared by Reactive Magnetron Sputtering, Applied Surface Science, 257 (3): 1058-1062 (2010).
[29] Myers H.P., “Introductory Solid State Physics”, CRC Press, (1997).