[發明專利]一種Mg摻雜ZrO2介觀晶體及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 201710055936.8
• 申請日: 2017-01-25
• 公開（公告）號: CN106745238B
• 公開（公告）日: 2018-07-20
• 發明（設計）人: 楊冰;肖芳芳;張燕杰;林棋;婁本勇;鄭國才
• 申請（專利權）人: 閩江學院
• 主分類號: C01G25/02
• 分類號: C01G25/02;C01B3/16;B82Y40/00;B01J21/10;B01J35/00;B01J32/00;B01J23/72
• 代理公司: 福州元創專利商標代理有限公司 35100
• 代理人: 蔡學俊;林捷

本發明公開了一種Mg摻雜ZrO₂介觀晶體及其制備方法，屬于金屬氧化物功能材料的制備領域。本發明將硝酸鎂、氧氯化鋯和尿素按比例溶解于水中形成混合溶液，經150℃水熱反應5h，制得所述Mg摻雜ZrO₂介觀晶體。本發明制備方法簡便易行，成本低，介觀晶體產率高；所制得的Mg摻雜ZrO₂介觀晶體具有良好的單分散性，呈類球狀，直徑為50～100 nm，BET比表面積高達155～164 m²/g，是一種優良的水煤氣變換催化劑載體。

技術領域

本發明屬于金屬氧化物功能材料的制備領域，具體涉及一種Mg摻雜ZrO₂介觀晶體及其制備方法和應用。

背景技術

介觀晶體（簡稱介晶）是一種新型的晶體材料，它是指納米晶基元按照特定晶體取向有序堆積而成的納米晶超結構或有序聚集體，其內部通常存在大量堆積孔并可以顯示類單晶的電子衍射行為。這種新型材料具有高晶化度、高孔隙度和由亞單元有序排列而成的結構特點，在催化、傳感、光電器件、生物醫學材料以及能源存儲與轉化等諸多領域有著廣闊的應用前景。目前，有關功能性氧化物介晶材料的可控制備和性能研究是一個頗具挑戰性的研究課題。

二氧化鋯（ZrO₂）是一種十分重要的功能材料，它同時具有表面酸性、堿性和氧化性、還原性，它還具有良好的熱穩定性，這些性能使ZrO₂成為一種很重要的催化劑材料。Mg元素常被作為助劑來調變ZrO₂或含鋯催化劑的物理和化學性能。由Mg助劑改性的ZrO₂基催化劑在乙醇一步法合成乙酸乙酯、甲烷重整制合成氣、乙醇重整制氫等反應中表現優異的催化性能。Mg摻雜的ZrO₂介觀晶體同樣可能具有重要的潛在應用價值。然而，截止目前尚未有Mg摻雜ZrO₂介觀晶體及其制備技術和應用的公開報道。

發明內容

本發明的目的在于提供一種Mg摻雜ZrO₂介觀晶體及其制備方法和應用，其制備方法簡便易行，適合規模化生產，制得的Mg摻雜ZrO₂介觀晶體產品單分散性好，比表面積高達155～164m²/g，內部具有豐富孔道，是一種優良的催化劑材料，特別適合用作水煤氣變換催化劑載體。

為實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種Mg摻雜ZrO₂介觀晶體的制備方法，其包括以下步驟：

（1）將硝酸鎂、氧氯化鋯和尿素溶解于去離子水中，室溫下攪拌后制得混合溶液；

（2）將步驟（1）所得混合溶液轉入水熱反應釜中，控制反應溫度為150 ℃，反應時間為5 h；所得反應產物經離心洗滌、干燥后得到Mg摻雜ZrO₂介觀晶體。

步驟（1）混合溶液中硝酸鎂與氧氯化鋯的物質的量濃度之和為0.5 mol/L，硝酸鎂的物質的量占硝酸鎂與氧氯化鋯總物質的量的5%～9%；尿素的物質的量濃度為1 mol/L。

所得Mg摻雜ZrO₂介觀晶體為單斜晶相，形貌為類球狀，類球狀直徑為50～100 nm；BET比表面積為155～164 m²/g，內部多孔，最可幾孔徑為2 nm。

所得Mg摻雜ZrO₂介觀晶體可用作載體制備水煤氣變換催化劑，其制備方法為：在超聲波破碎輔助條件下，將所述Mg摻雜ZrO₂介觀晶體分散于硝酸銅水溶液中，然后向上述溶液中滴加堿液至溶液pH=9.0，所得沉淀經離心洗滌、干燥、焙燒后制得水煤氣變換催化劑；所用堿液為碳酸鈉、碳酸鉀、氫氧化鉀或氫氧化鈉的水溶液。