[發明專利]一種氧化物納米片及其制備方法和復合型催化劑

有效

• 申請號: 201810217725.4
• 申請日: 2018-03-16
• 公開（公告）號: CN108355632B
• 公開（公告）日: 2019-12-06
• 發明（設計）人: 王建國;雷麗軍;吳志偉;秦張峰;陳成猛;王國富;樊衛斌
• 申請（專利權）人: 中國科學院山西煤炭化學研究所
• 主分類號: B01J21/04
• 分類號: B01J21/04;B01J21/06;B01J23/10;B01J23/72;B01J23/75;B01J23/755;B01J23/06;B01J23/34;B01J23/83;B01J35/10;B01J23/44;B01J23/60;B01J23/63
• 代理公司: 11569 北京高沃律師事務所
• 代理人: 劉奇<國際申請>=<國際公布>=<進入國

本發明屬于催化劑載體技術領域。本發明提供的氧化物納米片，化學組成為R_xO_y，其中x為1～4且y為1～6，所述R為Si元素或金屬元素；所述氧化物納米片為二維層狀結構；所述氧化物納米片的厚度為2.0～15.0nm；所述氧化物納米片橫截面的長度為0.1～10μm。以本發明所述氧化物納米片為載體制備得到的復合型催化劑，其催化活性和選擇性均有明顯提升。

技術領域

本發明屬于催化劑載體技術領域，特別涉及一種氧化物納米片及其制備方法和復合型催化劑。

背景技術

自從石墨烯在2004年首次被報道以來，它已經是這十幾年來最受關注的明星材料[Nat.Mater.2007,6,183–191]。石墨烯的巨大成功也催生了類石墨烯二維材料的快速發展，如六方氮化硼(h-BN)、氮化碳(C₃N₄)、過渡金屬二硫化物(MoS₂,WS₂)、層狀金屬氧化物、硅烯、鍺烯和硼烯等[Nature 2005,438,197–200]。與體相材料相比，類石墨烯二維材料具有獨特的電、光和機械特性，已經廣泛應用于高速光電器械、能量存儲和產生、雜化材料以及催化等領域[ACS Nano 2013,7,2898～2926]。

上述已報道的材料其本身具有層狀結構，體相材料通過簡單的熱剝離或者化學剝離手段就可以得到其對應的，具有獨特物理、化學性質的二維超薄結構材料；但是對于非層狀結構的普通氧化物，普通的熱剝離或化學剝離手段則無法得到其對應的二維超薄材料，這大大限制了二維超薄材料在催化技術領域的應用。

發明內容

本發明的目的在于提供一種氧化物納米片及其制備方法和復合型催化劑，本發明提供的氧化物納米片具有納米級別的超薄厚度，作為催化劑載體使用時，能提高催化劑的催化活性。

為實現以上目的，本發明提供了一種氧化物納米片，化學組成為R_xO_y，其中x為1～4且y為1～6，所述R為Si元素或金屬元素；所述氧化物納米片具有二維層狀結構；所述氧化物納米片的厚度為2.0～15.0nm；所述氧化物納米片橫截面的長度為0.1～10μm。

優選地，所述氧化物納米片的比表面積為40～400m²/g。

優選地，所述氧化物納米片具有孔洞，所述孔洞的平均孔徑為3.0～15.0nm，所述氧化物納米片的孔容積為0.01～0.5cm3/g。

優選地，所述金屬元素包括Ce、Zr、Co、Ni、Al、W、Mo、Mg、Ti、Cu、Mn、Zn、Fe、Cr和La中的一種或幾種。

本申請還提供了上述技術方案所述氧化物納米片的制備方法，包括如下步驟：

(1)將氧化石墨烯與極性溶劑混合，得到氧化石墨烯分散液；

(2)將所述步驟(1)得到的氧化石墨烯分散液與載體源混合，得到預反應液；所述載體源包括可溶性硅化物或可溶性金屬鹽；

(3)將所述步驟(2)得到的預反應液依次進行溶劑揮發自組裝、干燥和研磨，得到預燒結體；

(4)將所述步驟(3)得到的預燒結體在含氧氣氛下燒結，得到氧化物納米片。

優選地，所述步驟(1)中氧化石墨烯的質量與極性溶劑的體積比為1g:16～1000mL。

優選地，當所述步驟(2)中的載體源為可溶性硅化物時，載體源的濃度以硅原子計；當所述載體源為可溶性金屬鹽時，載體源的濃度以金屬離子計，所述載體源在預反應液中的摩爾濃度為0.02～0.3mol/L。

優選地，所述步驟(3)中溶劑揮發自組裝的溫度為40～120℃，所述溶劑揮發自組裝的時間為12～72h。