高比表面积多孔γ-氧化铝颗粒的制备新方法：基于高岭土的绿色合成与吸附应用

本研究针对传统氧化铝制备工艺污染大、成本高的问题，创新性地以高岭土为原料，通过酸提取结合改良油滴法，成功制备出具有高比表面积的管状多孔γ-Al2 O3 颗粒。研究系统考察了淀粉、蔗糖等天然添加剂与PVP、PEG等合成成分对孔隙结构的调控作用，证实淀粉组样品具有最优的比表面积（BET分析）和单峰介孔分布（BJH分析），为水处理吸附材料开发提供了环保新方案。

　　

在传统氧化铝工业生产中，拜耳法处理铝土矿会产生大量强碱性赤泥废料，不仅造成环境危害，其高碱度还会引发皮肤化学灼伤。与此同时，水处理领域对高效吸附材料的需求日益增长，特别是对氟离子具有强亲和力的氧化铝基材料。高岭土作为一种廉价易得的黏土矿物，其氧化铝含量可达20-40%，且酸处理副产物硅胶具有经济价值，成为替代铝土矿的理想选择。然而，现有从高岭土制备多孔氧化铝颗粒的技术面临溶胶浓缩困难、成型颗粒易变形、尺寸控制不佳等挑战。

针对这些问题，来自印度拉杰马哈尔的研究团队在《Microporous and Mesoporous Materials》发表研究，开发了一种基于高岭土酸浸液制备多孔γ-Al₂
O₃
颗粒的创新方法。研究人员首先将高岭土煅烧为偏高岭土（metakaolin），通过酸浸提取Al³⁺
离子，随后采用改良油滴法结合天然/合成造孔剂（淀粉、PVP等）制备管状颗粒。关键技术包括：X射线衍射（XRD）和傅里叶变换红外光谱（FTIR）验证物相，场发射扫描电镜（FESEM）观察形貌，氮气吸附-脱附（BET）和BJH法分析孔结构。

材料与方法
研究使用印度比哈尔产高岭土（含32.85% Al₂
O₃
），通过600-800℃煅烧获得活性更高的偏高岭土。酸浸后溶胶添加不同造孔剂（淀粉、PVP等），在氨水中固化成型，最终煅烧得到直径2mm、长6mm的管状颗粒。

结果与讨论
XRD和FTIR证实产物为纯γ-Al₂
O₃
相。FESEM显示所有批次均形成介孔结构，淀粉组样品比表面积最高。BJH分析揭示孔径呈单峰分布（2-50nm），特别适合吸附应用。值得注意的是，研究保留原料中的Fe₂
O₃
杂质，为后续水处理应用提供潜在催化活性位点。

结论
该研究首次实现从高岭土酸浸液直接制备结构稳定的多孔γ-Al₂
O₃
颗粒，突破传统工艺局限。淀粉作为天然造孔剂表现出最优性能，其介孔结构和高比表面积特性使材料在吸附领域（特别是氟离子去除）具有重要应用前景。该方法为绿色合成功能性氧化铝材料提供了新范式，兼具环境友好和成本优势。