[發明專利]一種介孔三元復合材料及其制備方法

在審

• 申請號: 201410120343.1
• 申請日: 2014-03-27
• 公開（公告）號: CN104941657A
• 公開（公告）日: 2015-09-30
• 發明（設計）人: 范建偉;閔弘揚;姜序;李丹丹;陳旺源;陳敏駿
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: B01J23/889
• 分類號: B01J23/889;B01J35/10
• 代理公司: 上海智信專利代理有限公司 31002
• 代理人: 吳林松

技術領域

本發明屬于材料合成領域，涉及一種介孔三元復合材料及其制備方法。

背景技術

介孔材料的孔徑分布為2～50nm，是介于微孔和大孔之間的一種孔材料。介孔材料的孔徑分布在保持了高比表面積的同時還能為大分子提供吸附和反應的空間，并且保持良好的結構穩定性，因此介孔材料近些年得到了廣泛的研究，如：介孔硅、介孔碳以及介孔金屬氧化物材料。

金屬氧化物常常作為催化劑的活性組分而負載在高比表面積的載體上而制備成催化劑。最簡單的制備方法是浸漬法，簡單來說是將準備好的載體和金屬的鹽溶液混合，金屬元素附著在載體的表面或孔道中，經過過濾、干燥和焙燒等步驟后，得到最終的有催化活性的材料。但是這種方式有很多不完善的地方：活性組分，即金屬氧化物在載體表面的分散性不好，會有團聚的現象產生，從而降低了活性位點的數量；在材料的使用過程中，載體表面的金屬氧化物可能會脫落，造成活性組分的流失。此外還有一些其他的方法，如：溶膠凝膠法、氣相沉淀法、離子交換法和共沉淀法等。這些方法因有些制備方法復雜，有些活性組分負載量低而有可改進之處。因此，研究制備方法簡單、比表面積高、活性組分分散性好和負載量高、穩定性高的介孔復合金屬氧化物材料具有重大意義。

發明內容

本發明的目的在于克服現有金屬氧化物材料合成方法的缺陷而提供一種介孔三元復合材料及其制備方法。

為實現上述目的，本發明采用以下技術方案：

一種介孔三元復合材料的制備方法，包含如下步驟：

（1）將鹽酸和乙酸加入乙醇溶液中，配制成溶解體系；

（2）在上述溶解體系中加入表面活性劑，并充分攪拌溶解；

（3）在步驟（2）得到的混合液中加入硝酸銅、硝酸錳溶液和鈦酸正丁酯，攪拌均勻；

（4）將步驟（3）得到的混合物轉移到培養皿中，干燥后得到透明薄膜；

（5）將所得透明薄膜焙燒，得到介孔三元復合材料。

所述的步驟（1），溶解體系中鹽酸和乙酸的濃度分別為30～50g/L和60～100g/L。

所述的步驟（2）中的表面活性劑為F127或P123，F127是一種三嵌段共聚物聚氧乙烯-聚氧丙烯-聚氧乙烯，分子式為EO₁₀₆PO₇₀EO₁₀₆；其中F127與乙醇的質量比為1:10～1:20；P123與乙醇的質量比為1:10～1:20。

所述的步驟（3）中，按Cu:Mn:Ti=（1～5）:（1～5）:（40～48）的元素摩爾比加入硝酸銅、硝酸錳溶液和鈦酸正丁酯，其中鈦酸正丁酯與F127的質量比為1:1～3:1；然后在40℃下劇烈攪拌1～3小時，轉速為300～500轉/分鐘。鈦酸正丁酯與P123的質量比為1:1～3:1

所述的步驟（4）中，混合物放置在40℃和40～60%相對濕度的環境下，靜置12～24小時，揮發。

所述的步驟（5）中，在350～550℃下焙燒5小時。

一種上述制備方法得到的介孔三元復合材料。

所述的介孔三元復合材料的物理參數為：顆粒粒徑比表面積大于150m²/g，孔容積大于0.3mL/g；按摩爾比包括2～10%CuO，2～10%MnO_x和80～96%TiO₂，其中MnO_x為MnO₂和Mn₂O₃。本發明具有以下有益效果：

本發明提供了一種介孔三元復合材料的制備方法。利用該方法制備出的介孔三元復合材料具有比表面積大、孔有序度高、活性組分含量高、各組分分散性好、熱穩定性高等特點。通過操作簡單的一步法，將三種金屬氧化物均勻的結合在一起，從而組成介孔的孔結構。這樣，活性組分Cu和Mn嵌入介孔的骨架之中，在應用時能穩定的存在，而不會遷移出來或者發生團聚的情況。材料整體的介孔結構有利于反應物分子的自由擴散，從而提高了該材料在化學反應應用中的催化活性。

具體實施方式

下面結合實施例對本發明做進一步說明：

實施例1

（1）取適量的鹽酸和乙酸加入乙醇溶液中，配制成溶解體系，其中鹽酸和乙酸的濃度分別為50g/L和100g/L；

（2）在上述溶解液中加入表面活性劑F127，并充分攪拌溶解，其中F127與乙醇的質量比為1:20；