[發明專利]一種高比表面積Ti-O Magneli相化合物的制備方法

無效

• 申請號: 201210315714.2
• 申請日: 2012-08-30
• 公開（公告）號: CN102849794A
• 公開（公告）日: 2013-01-02
• 發明（設計）人: 楊帆;姚傳好;李釩;夏定國;徐夢迪;劉盛楠
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: C01G23/053
• 分類號: C01G23/053;B82Y30/00
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 張慧

技術領域

本發明涉及一種高比表面積Ti-O?Magneli相化合物的制備方法，屬于納米材料技術領域。?

背景技術

隨著化石燃料的日益枯竭和由化石燃料引起的環境污染問題的日益嚴峻，燃料電池因其能量效率高、燃料多樣化、噪音低、環境污染小等優點而受到各國研究者的關注。在燃料電池系統中，普遍使用載體以降低貴金屬催化劑（如Pt）的使用量同時提高催化劑的催化活性。目前，碳材料是低溫燃料電池最常用的催化劑載體。然而，碳材料在燃料電池苛刻的運行條件（高濕度、強酸性、高電位等）下易發生腐蝕，從而影響到燃料電池的性能，因此尋找抗氧化抗腐蝕的穩定載體，對提高燃料電池的使用壽命具有重要意義。?

近年來，TiO₂及Ti-O?Magneli相化合物(化學式通式為Ti_nO_2n-1，4≤n≤10)中的Ti₄O₇，Ti₅O₉等Ti-O化合物用作燃料電池催化劑載體的研究受到廣泛的關注。雖然這幾種鈦氧化合物的穩定性優于碳，但TiO₂的電導率很低，制約了其在燃料電池領域的應用；而Ti₄O₇和Ti₅O₉雖然電導率很高，但是目前已知的Ti₄O₇和Ti₅O₉比表面積普遍很低，不利于高載量、高分散性催化劑的制備。鑒于此，有必要對高比表面積的Ti-O?Magneli相化合物的制備方法進行系統的研究。?

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的問題提供一種高比表面積Ti-O?Magneli相化合物的制備方法。?

一種高比表面積Ti-O?Magneli相化合物的制備方法，其特征在于，首先使用有機鈦和有機硅分別作鈦源和硅源，利用共沉淀的方法使TiO₂和SiO₂同時沉淀，合成TiO₂和SiO₂的復合物，然后在H₂中熱處理，然后用氫氟酸除去SiO₂獲得高比表面的Ti-O?Magneli相化合物；包括以下各步驟：?

（1）將有機鈦和有機硅混合后攪拌均勻。然后在攪拌的條件下加入堿溶液，凝固后，干燥，得白色粉末狀前驅體，其中有機鈦、有機硅及堿的摩爾比為1∶1～10：0.1～20；?

（2）將步驟（1）中得到的白色粉末狀前驅體用H₂在800～1500℃熱處理1～10小時，即得Ti-O?Magneli相化合物與SiO₂的復合物；?

（3）取步驟（2）所得產物分散在1％～5％的HF溶液中，磁力攪拌20～50小時即可獲得高比表面積的Ti-O?Magneli相化合物。?

步驟（1）中所述的有機鈦為鈦酸四丁酯；有機硅為硅酸四乙酯；堿溶液為氨水溶液，濃度為5～12mol/L；前驅體主要成分為TiO₂和SiO₂的復合物；有機鈦與堿的摩爾比為1∶1～10。?

步驟（2）中所述的Ti-O?Magneli相化合物（化學式通式為Ti_nO_2n-1，4≤n≤10）為Ti₄O₇、Ti₅O₉、Ti₆O₁₁、Ti₇O₁₃、Ti₈O₁₅、Ti₉O₁₇、Ti₁₀O₁₉中的一種或多種。步驟（2）的熱處理時間可隨著SiO₂的含量進行調整，SiO₂的含量高則熱處理時間可相應增長。?

本發明所得Ti-O?Magneli相化合物的比表面積可達50-300m²/g。通過調整SiO₂的含量（即原材料中有機硅的用量）則可以調整Ti-O?Magneli相化合物的比表面積，SiO₂的含量高，比表?面積一般比較大。?

與現有技術相比，本發明具有以下有益的技術效果：?