[發(fā)明專利]以介孔碳和介孔二氧化硅為硬模板制備介孔LaFeO3的方法

有效

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• 申請日: 2012-11-23
• 公開（公告）號: CN102976412A
• 公開（公告）日: 2013-03-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 戴洪興;高寶族;鄧積光;劉雨溪;趙振璇;李欣尉;王媛
• 申請（專利權(quán)）人: 北京工業(yè)大學
• 主分類號: C01G49/00
• 分類號: C01G49/00
• 代理公司: 北京思海天達知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11203
• 代理人: 張慧

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及介孔鈣鈦礦型氧化物LaFeO₃的制備方法，具體地說涉及以介孔碳、介孔二氧化硅為硬模板制備介孔LaFeO₃的方法，屬于介孔LaFeO₃的制備技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

介孔分子篩的優(yōu)越性在于其具有可調(diào)的孔徑、穩(wěn)定的骨架結(jié)構(gòu)、易于修飾的內(nèi)表面、一定壁厚且易于摻雜的無定型骨架以及高比表面積，可用作吸附劑、催化劑及載體，還可以利用有序介孔作為“微反應器”，制備具有特殊光、電、磁等性能的納米材料，因此在化學工業(yè)、能源與環(huán)境、生物技術(shù)、吸附分離、催化及光、電磁等眾多領(lǐng)域有很廣闊的發(fā)展前景。在介孔材料中，三維有序介孔二氧化硅（KIT-6）分子篩的水熱穩(wěn)定良好，是一種很好的催化劑載體。雖然KIT-6具有孔徑可調(diào)，易制備等優(yōu)點，但以其為硬模板制備鈣鈦礦型氧化物之后用NaOH去除模板的過程中會造成鈣鈦礦型氧化物的大量損失，所以需要尋找一種可以直接燒掉的硬模板，避免目標產(chǎn)物的損失。

碳模板就是一種理想的目標材料。Morignchi等（I.Moriguchi，et?al.，Chem.Commun.，2002，67:18-44）報道通過在溶膠硅復合物的疏水區(qū)二乙烯基苯（DVB）的原位聚合得到了一種介孔碳。Lee等（J.Lee，et?al.，Chem.Mater.，2004，121:3316-3323）報道通過三嵌段共聚物P123/酚醛樹脂/硅復合物的直接碳化得到了介孔碳。總的來說，他們所采用的做法是將硅源、碳前驅(qū)體混合，通過溶膠-凝膠過程直接得到無機/有機復合物，在此過程中介孔硅的生成與碳前驅(qū)體聚合反應同步發(fā)生，再經(jīng)碳化、去模板最后獲得有序介孔碳。但是采用這兩種路線得到的介孔碳的孔道都缺乏長程有序性，導致以其為模板得到的鈣鈦礦型氧化物的有序度不高。

另外一種制備方法為液相浸漬法。該方法是將碳前驅(qū)體以溶液的形式填充到硬模板的介孔中。例如，Ryo等（R.Ryoo，et?al.，Phys.Chem.，1999，53:43-77）在合成CMK-1介孔碳時，以蔗糖為碳源，MCM-48分子篩為模板，將MCM-48首先浸入到蔗糖的硫酸溶液中，為了獲得完全的碳源填充，須對MCM-48進行反復浸漬—干燥—160℃熱處理，然后將干燥得到的產(chǎn)物在低壓或惰性氣體保護下加熱到1100℃碳化，這時蔗糖在硫酸的催化作用下轉(zhuǎn)化為碳。該方法原料簡單易得，價格低廉。對設(shè)備要求不高。

鈣鈦礦型氧化物的制備有高溫固相法、溶膠-凝膠法、水熱法、熔鹽合成法、微乳液法等。1998年由Steven等（M.Steven，et?al.，2006，177:2005-2008）首次報道了在濕化學中發(fā)展起來的液相沉積法，應用此法只需在適當?shù)姆磻芤褐薪牖砻婢蜁练e出均勻的氧化物薄膜。Wang等（Y.G.Wang，et?al.，J.Nanosci.Nanotechnol.，2009，9:933-936）用硬模板浸漬法制備了介孔LaCoO₃，產(chǎn)物有高度有序，孔道規(guī)整。然而該方案存在去除硬模板過程中，會造成大量目標產(chǎn)物的損失。

發(fā)明內(nèi)容

為了避免因去除模板而導致目標產(chǎn)物的損失，本發(fā)明采用了有序介孔碳為模板制備介孔LaFeO₃，該方案在去除硬模板過程中采用在空氣中高溫焙燒的方法，不需要用NaOH去除硬模板，可以避免NaOH溶液對鈣鈦礦型氧化物的破壞。

本發(fā)明也采用了以介孔SiO₂為硬模板制取了鈣鈦礦型氧化物LaFeO₃。在實際制備過程中，考慮到浸漬時由于水溶液的表面張力過大可能導致溶液無法順利浸漬到模板孔道中，將浸漬溫度調(diào)控到50-100℃時能夠避免該問題（一般為80℃）。采用了有序介孔碳為模板制備介孔LaFeO₃，也采用了此技術(shù)方案。