[發明專利]一種微/介孔四價金屬氧化物及其制備方法

有效

• 申請號: 201510202346.4
• 申請日: 2015-04-24
• 公開（公告）號: CN104860351B
• 公開（公告）日: 2017-06-06
• 發明（設計）人: 康靜;范國利;李峰;楊蘭
• 申請（專利權）人: 北京化工大學
• 主分類號: B01J21/06
• 分類號: B01J21/06;C01G25/02;C01F17/00;C01G23/053;B01J23/10;B01J35/10;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: 何俊玲

技術領域

本發明涉及納米材料制備領域。具體涉及一種微/介孔四價金屬氧化物的制備方法。

技術背景

負載型催化劑中載體的主要作用是隔離、分散活性組分，提高活性中心的分散度、增加活性組分的比表面積等。催化劑的性能與載體的種類、表面性質如比表面積、酸度、孔結構、表面價態及電子結構、催化劑在載體表面取向等因素密切相關。傳統的負載型催化劑主要采用水溶液浸漬法制備，制備所得催化劑往往由于催化劑載體本身比表面積較低，孔道結構不發達，同時受浸漬溶劑的表面張力、溶劑化效應、活性組分的團簇效應的影響，使得金屬活性組分不能夠高度分散，活性組分和載體間相互作用力較弱，在后續焙燒和還原過程中活性組分容易發生遷移和聚集，從而影響催化性能的發揮。因此如何克服傳統合成方法和技術在制備催化劑及催化劑載體方面的缺點，提出或創制新的制備方法、合成路線與技術制備新型高效的催化材料，適應工業發展的要求，實現化石資源的清潔、高效利用，是當前化工行業十分迫切的任務。

氧化物納米材料尤其是具有可還原性的氧化物納米材料如CeO₂、TiO₂、WO₃、MoO₃、ZrO₂等，由于自身獨特的物化性能而被廣泛的作為催化劑或者催化劑載體用于光催化、催化加氫、氧化等各個催化領域。例如在文章Chem.Mater.2005，17，6272-6286里，Marta M.Natile.et al.利用微波發射法制備出了CeO₂催化劑，發現其在甲醇氧化的反應中表現出比較高的活性。Juan Li.et al在文章J.Phys.Chem.C 2007，111，3300-3307中介紹了沉積沉淀法制備ZrO₂載體，并在其上負載金，于低溫下進行水煤氣轉換反應，CO的轉化率達到96％；在文章Journal of Colloid and Interface Science.2012，369，309–316中，Afef Mehri.et al先利用溶膠凝膠法合成TiO₂載體，然后負載0.28％的鈀進行肉桂醛的催化加氫反應，發現其對飽和醇的選擇性達到20％，轉化率達到100％。此三類氧化物的應用最為廣泛。如CeO₂是稀土氧化物中活性最高的一種氧化劑，具有較為獨特的晶體結構，具有優異的儲氧/釋氧能力和氧流動能力，因而常被作為催化劑或催化劑載體應用于催化氧化領域。ZrO₂是唯一同時具有酸性、堿性、氧化性和還原性的金屬氧化物，同時又是P-型半導體材料，易于產生氧空穴，能與活性組分產生較強的相互作用，是良好的催化劑和催化劑載體材料。TiO₂由于其具有低毒性，高穩定性，在能源和環境領域都有著廣泛的應用，比如染料敏化太陽能電池、超級電容器、鋰電池和光催化等。隨著研究和應用范圍的深入，單元氧化物催化材料已經不能滿足實際應用的需求，往往需要將兩種或兩種以上氧化物進行復合，來滿足特殊應用領域的需求。但是，目前典型的金屬氧化物仍普遍采用傳統的溶膠凝膠法【D.H.Aguilar.et al.J.Solid State Chem.2001.158.349.】或共沉淀法【Nidhi Garg.et al.Ceramics International.2012..38.2507.】進行制備，這些方法存在諸多問題：1)在制備過程中要使用模板或添加表面活性劑，需要經過煅燒才能得到所求的金屬氧化物；2)制備的金屬氧化物比表面積較低、孔道結構不發達、表面惰性；3)原料混合的不均勻性導致產物組成的不確定性與結構的多變性；4)缺乏對氧化物成核和生長過程的有效控制。為了克服傳統制備方法與技術的缺點，需要提出或創制一些新的制備方法與技術手段來獲得組成均勻、結構一致、比表面積高，孔道結構發達、具有特殊晶面取向和表面缺陷的催化材料，以實現和保證催化材料在實際催化反應中催化性能最大程度的發揮，開發其潛在的價值具有十分重要的意義。

發明內容

本發明的目的是提供一種簡單通用的制備微/介孔的四價金屬氧化物催化材料的新方法，并且這種方法有望應用到復合金屬氧化物催化材料的制備當中。