[發明專利]一種以釔摻雜SBA-15為載體的鎳基催化劑及其制備方法與應用

無效

• 申請號: 201310211280.6
• 申請日: 2013-05-30
• 公開（公告）號: CN103272630A
• 公開（公告）日: 2013-09-04
• 發明（設計）人: 李白滔;張書一
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: B01J29/035
• 分類號: B01J29/035;C01B3/40
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 陳文姬

技術領域

本發明涉及介孔二氧化硅基復合材料領域，特別涉及一種以釔（Y）摻雜SBA-15為載體的鎳基催化劑及其制備方法與應用。

背景技術

介孔材料具有較高比表面積、結構排列規整有序、孔徑大小均一、孔道表面可進行物理吸附或化學修飾等顯著優點。自1992年Kresge首次運用納米結構自組裝技術合成出介孔SiO₂（MCM-41）以來，介孔材料的制備、性能及應用一直是國內外的研究熱點，其在催化、吸附、分離、傳感器件、納米材料合成、生物大分子固載和藥物緩釋等領域中所顯示的優越特性，引起了國際物理學、化學及材料學界的廣泛關注。

國內外學者利用不同的模板劑合成了許多類型的分子篩，SBA-15是一種具有代表性的分子篩（Zhao?D.Y.et?al.Science1998;279:548）。它具有較大的比表面積，均一的孔道直徑分布，可調變的孔徑，壁厚且水熱穩定性高，所以SBA-15在催化、分離、生物及納米材料等領域有廣泛的應用前景。從原子水平上看，目前廣泛研究的硅基介孔材料的骨架主要是由無定形SiO₂組成，缺乏活性中心，在催化方面的應用受到極大限制。因此，通過一些合成策略在介孔材料的孔壁或孔道中引入特定催化活性中心（如：金屬離子或稀土元素），即對介孔材料進行化學改性，旨在提高其催化性能。

在引入金屬離子或稀土元素的合成過程中，通常采用水熱法（Zhu?Y.et?al.J.Mater.Chem.2011;21:11457)，這是19世紀中葉地質學家模擬自然界成礦作用而開始研究的一種合成方法。隨后科學家們建立了水熱合成理論并開始了功能材料的研究。目前用水熱法已制備出百余種晶體。水熱法屬液相化學法的范疇，是指在密封的壓力容器中，以水為溶劑，在高溫高壓的條件下進行的化學反應。水熱法通常需要過濾和洗滌操作，這樣會使嵌入分子篩中的金屬在過濾時有損失，從而不能保證既定量的金屬有效地嵌入分子篩中(Li?J?et?al.J?Mater?Sci2008;43:6359)。另一方面，SBA-15分子篩是在強酸性溶液中合成，勢必導致預引入的金屬離子難于成功進入分子篩的骨架中，因此會導致金屬離子的嵌入量較低；另外，水熱法需要于100-110°C下在高壓反應釜中水熱反應2-4天才能確保合成出具有完美晶型的晶體，因此不僅費時，而且對反應釜、溫度等具有較高要求。

發明內容

針對水熱合成技術的上述缺點與合成設備的局限性，本發明的目的在于提供一種以釔摻雜SBA-15為載體的鎳基催化劑的制備方法，操作方法簡單，合成原料易得，合成操作無需水熱法的高溫晶化條件，而且合成的載體中，釔的損失量少，基本接近于既定量，產品具有規則的六方結構。

本發明的目的通過以下技術方案實現：

一種以釔摻雜SBA-15為載體的鎳基催化劑的制備方法，包括以下步驟：

（1）采用溶膠凝膠法制備釔摻雜SBA-15介孔分子篩；

（2）以釔摻雜SBA-15介孔分子篩為載體的鎳基催化劑的制備：將硝酸鎳用水溶解，加入上述所制的釔摻雜SBA-15介孔分子篩，浸漬，在烘箱中干燥，所得固體凝膠再焙燒得到以釔摻雜SBA-15為載體的鎳基催化劑。

步驟（1）所述采用溶膠凝膠法制備釔摻雜SBA-15介孔分子篩，具體為：

將三嵌段共聚物表面活性劑P123(EO₂₀PO₇₀EO₂₀，Aldrich，分子量5800)溶于正硅酸乙酯溶液中，在50～70°C下攪拌10～30分鐘使之完全溶解，得到溶液A；將硝酸釔溶于乙醇溶液中，得到溶液B；然后將溶液B緩慢滴加到溶液A中，在50～70°C下繼續攪拌10～30分鐘使其成為均一溶液，即溶液C；自然冷卻至室溫后，向溶液C中加入鹽酸溶液，繼續攪拌2～3小時使其充分混合均勻，室溫下靜置1～2天后得到溶膠；所得溶膠在100～110°C下干燥12～15小時后，在空氣氣氛中500～550°C焙燒6～8h，最終得到白色膠狀固體即為釔摻雜SBA-15介孔分子篩。

所述硝酸釔中的釔元素與正硅酸乙酯中的硅元素的摩爾比為0.02～0.08。

所述硝酸鎳中的鎳元素和正硅酸乙酯中的硅元素的摩爾比為（0.10～0.20）:1。

所述正硅酸乙酯、P123、乙醇和鹽酸的摩爾比為1:0.018:20:0.005。

步驟（2）所述浸漬為在25～35°C浸漬20～40分鐘。

步驟（2）所述干燥為在95～110°C干燥10～14小時。