[發明專利]一種細菌纖維素可控合成多級孔金屬氧化物催化劑的方法

有效

• 申請號: 201810070948.2
• 申請日: 2018-01-19
• 公開（公告）號: CN110052274B
• 公開（公告）日: 2023-09-19
• 發明（設計）人: 豆寶娟;趙若竹;郝慶蘭;閆寧娜;趙晨晨;楊青;張慶
• 申請（專利權）人: 天津科技大學
• 主分類號: B01J23/83
• 分類號: B01J23/83;B01J23/26;B01J23/34
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明涉及一種細菌纖維素可控合成多級孔金屬氧化物催化劑的方法，屬于催化劑制備領域。該催化劑采用溶膠凝膠法，在混合金屬鹽溶液中加入細菌纖維素造孔劑，通過簡單的改變細菌纖維素的投加比例以及糖分含量即可調控氧化物的孔徑分布制備多級孔氧化物催化劑。采用生物造孔劑制備多級孔氧化物催化劑，合成工藝簡單，步驟簡明，可不用改性，直接經過焙燒產生多級孔結構，且孔徑可調，有利于反應物及產物的傳質擴散，具有較大的比表面積。本發明中通過簡單的改變細菌纖維素的投加比例以及糖分含量即可調控多級孔氧化物的孔徑分布，與傳統的多種模版劑(微孔、介孔、大孔模板劑)同時使用調控多級孔相比，合成方法簡單易行，原料來源廣泛，成本低、能耗低、可大規模生產。

技術領域

本發明涉及一種細菌纖維素可控合成多級孔金屬氧化物催化劑的方法，屬于催化劑制備領域。

背景技術

在多相催化反應過程中，催化劑的活性與其內部孔道結構密切相關。金屬氧化物作為有效的多相催化反應的催化劑，其制備過程中的孔道結構設計一直是該類型催化劑的研發重點。

金屬氧化物催化劑的孔道結構不受載體本身結構的限制，但制備方法卻在很大程度上影響著金屬氧化物催化劑的結構與活性。金屬氧化物催化劑的孔道大小可分為微孔、介孔和大孔三類。微孔材料的孔道體系有助于內部晶體表面積的形成，并產生很多的吸附和催化活性位，但因其孔徑較小，大分子擴散受限制，從而導致微孔材料的孔道利用率降低，其次微孔材料較快的積碳速率使催化劑的活性和穩定性較差，限制了其在催化領域的應用。而孔徑相對較大的介孔、大孔材料能克服微孔材料對大體積分子傳質擴散難的問題，但不利于活性位點的分布以及活性位點與底物的接觸。為克服單一孔材料的缺點，調變孔道結構的多級孔材料應運而生。多級孔是兼具微孔、介孔和大孔中2種及以上類型的多孔體系。

多孔體系孔道和空腔的網狀結構可以提高反應分子和產物分子的遷移和擴散，有利于催化反應的進行和分離過程。制備同時具有微孔、介孔和大孔的新型多級孔金屬氧化物催化劑，對提高催化反應的效率是非常有益的，也是未來孔材料發展的主要方向。

金屬氧化物的制備方法常用的有共沉淀法、水熱法、硬模板法和溶膠凝膠法等。溶膠凝膠法因具有：(1)反應溫度低，易控制；(2)操作流程簡單，無需昂貴的設備，成本低；(3)化學計量準確，容易修飾改性，摻雜的范圍廣等優點，是目前較多采用的制備多孔氧化物的方法。溶膠凝膠法制備多孔金屬氧化物催化劑時，造孔劑起著決定性的作用。為進一步改善溶膠-凝膠法制備多孔復合金屬氧化物催化劑的性能和實現催化劑制備的綠色化，近年來，用新型生物基材料做造孔劑制備復合金屬氧化物逐漸成為研究的熱點，如酵母、活性炭纖維和棉花等均已經被用作制造多孔材料的原料。