[發明專利]一種以木材細胞為模板制備無機多孔材料的方法

無效

• 申請號: 200810049120.5
• 申請日: 2008-01-21
• 公開（公告）號: CN101229919A
• 公開（公告）日: 2008-07-30
• 發明（設計）人: 許群;倪偉
• 申請（專利權）人: 鄭州大學
• 主分類號: C01B33/12
• 分類號: C01B33/12;C01G23/053;C01G49/06;C01F17/00;B01J20/02;B01J32/00;B01J35/10;C04B38/00
• 代理公司: 鄭州聯科專利事務所
• 代理人: 劉建芳

(一)技術領域

本發明屬于無機多孔材料制備領域，特別涉及一種以木材細胞為模板制備無機多孔材料的方法。

(二)背景技術

多孔材料具有特殊的孔結構及表面性能，在高選擇性催化劑/催化劑載體、高效吸附劑、高效氣液相色譜柱材料、高強度輕質結構材料、特種電池材料(包括電極和電解質)、新型復合材料等領域有著廣泛的應用前景，其合成與應用的研究引起了人們的廣泛關注。隨著精細化工向高效、節能化方向發展，固體催化劑向著具有多層次孔結構方向發展，這進一步促進了多孔材料的研究。

模板技術是目前合成多孔材料有效且實用的技術，模板自身的形狀和內部孔道結構直接決定了產品的結構和性質。利用模板表面溶膠一凝膠法實現從微米到納米尺寸的分級結構復制是近年來制備分級有序結構的亮點(Caruso?R?A.Angew?Chem?Int?Ed，2004，43(21)：2746)，而以木材細胞模板為代表的生物模板和神奇的仿生材料更是得到材料科學家的青睞(Heuer?A?H，Fink?D?J，Laraia?V?J，et?al.Science，1992，255(5048)：1098；Newnham?R?E，RuschauG?R.J?Am?Ceram?Soc，1991，74(3)：463)。木材由含水的細胞和管束構成，并且具有3-0和3-1連通性；細胞的大小和管束的直徑隨樹種而變化。木材的這些特性使其成為制備特殊孔結構的優異模板，用來制備具有復雜結構和形態的無機材料，例如TiO₂(Ota?T，Imaeda?M，Takase?H，et?al.J?Am?Ceram?Soc，2000，83(6)：1521)、SiO₂(Shin?Y，Liu?J，Chang?J?H，et?al.Adv?Mater，2001，13(10)：728；Dong?A，Wang?Y，Tang?Y，et?al.Adv?Mater，2002，14(12)：926)、Fe₂O₃(Liu?Z，Fang?T，Zhang?W，Zhang?D.Micropor?Mesopor?Mat，2005，85：82)等，用于過濾器、吸附及催化載體、可機器加工陶瓷和光結構陶瓷等方面。

模板技術的傳統制備方法是浸泡法，由于采用長時間浸漬或多次浸漬法，生產周期長、工序也較為復雜；另一方面，其溶劑的高粘度和表面張力也限制了對更小尺寸形態特征的復制。而超臨界流體在制備多孔材料方面有很多獨特優勢(Cooper?A?I.Adv?Mater，2003，15(13)：1049)，例如能減少或避免有害溶劑的使用，無殘留；降低干燥步驟所耗能量；粘度小，微孔中傳質效率高；無液相轉變；浸潤性能好，利于多孔材料的表面改性。近年來，超臨界流體特別是超臨界CO₂在制備多孔材料方面已取得了一些富有成效的進展，如以活性炭纖維作模板制備氧化硅、鉑多孔材料(Wakayama?H，Fukushima?Y.Phys?Chem?B，1999，103(16)：3062；Wakayama?H，Fukushima?Y.Chem?Commun，1999，391)，以及利用超臨界涂層活性炭工藝制備的SiO₂/Fe₂O₃(Fan?Hai?juan，Xu?Qun，LiJinge，and?Cao?Yanxia.J?Am?Ceram?Soc，2006，89(10)：3065)，TiO₂/SiO₂(Xu?Qun，Fan?Hai?juan，Guo?Yiqun，Cao?Yanxia，Mater?Sci?&?Eng?A，2006，435-436：158)等中孔復合材料等。

目前，尚未見有利用超臨界CO₂作為溶媒，以木材細胞作為模板制備無機多孔材料的文獻報道。

(三)發明內容

本發明的目的在于提供一種以木材細胞為模板制備無機多孔材料的方法，以超臨界二氧化碳為溶媒，克服了以往浸泡法周期長、工序復雜，不利于較小尺寸多孔材料孔形態特征的復制等缺點。

本發明采用的技術方案如下：