[發明專利]一種微波輔助燃燒法制備具有摻雜結構的無定型催化劑的方法

在審

• 申請號: 201810405653.6
• 申請日: 2018-04-29
• 公開（公告）號: CN108654597A
• 公開（公告）日: 2018-10-16
• 發明（設計）人: 韓文鋒;楊魯滕;王金超;唐浩東;李瑛;劉化章
• 申請（專利權）人: 浙江工業大學
• 主分類號: B01J23/26
• 分類號: B01J23/26;B01J23/86;C07C17/20;C07C17/25;C07C21/18;C07C19/08
• 代理公司: 杭州浙科專利事務所(普通合伙) 33213
• 代理人: 周紅芳

本發明公開了一種微波輔助燃燒法制備具有摻雜結構的無定型納米雙金屬催化劑的方法。其技術方案為：以可溶性的金屬鹽和特定幾種機溶劑或它們的混合物為原料，根據比例配置溶液，加熱攪拌，溶液濃縮為膠狀物。將膠狀物移入微波爐，設置微波爐參數，使膠狀物劇烈燃燒。得到復合金屬催化劑粉體。本發明具有過程簡單，無需外界持續供熱，所得顆粒為組分純凈，多金屬實現摻雜的無定型納米顆粒。

技術領域

本發明屬于無機非金屬材料制備技術領域，具體地說是涉及一種微波輔助燃燒法制備具有摻雜結構的無定型雙金屬催化劑的方法。

背景技術

在氟氯交換，氟化及脫氟化氫等反應中，往往需要Lewis酸催化劑促進反應。在催化劑制備過程中，納米形貌的催化劑由于顆粒小，金屬配位度低而具有較多缺陷位，從而形成大量的酸性位。而在一種金屬氧化物催化劑中摻雜另一種金屬，由于離子半徑的差異引起晶格畸變，從而形成催化劑的缺陷位。因此，金屬摻雜是調變催化劑酸性位量和酸強度的有效手段。

然而，晶格摻雜往往需要高溫焙燒。例如專利CN201310349002.7在600-900^oC的高溫處理實現尖晶石結構鈦酸鋰的晶格摻雜。專利CN200810068286.1在720-800^oC高溫燒結8-15小時實現多元復合鋰離子電池正極材料的晶格摻雜。然而，如前所述，由于晶格摻所需的高溫處理，必然引起納米結構催化劑的團聚燒結。因此，現有的技術路線很難同時實現納米結構催化劑的制備和晶格摻雜。

溶液燃燒法是簡單的化學物質進行混合，反應剛開始時提供少量的能量引發燃燒反應，反應放出大量熱量進行自供能量促進反應繼續進行，結果形成有價值的混合物粉末或者緊湊的材料。在溶液燃燒過程中，合成產品所需要的能量由化學反應放熱自身提供。

溶液燃燒法的原理是氧化還原反應，還原劑通常為有機燃料，氧化劑通常為單一的金屬硝酸鹽或者混合金屬硝酸鹽，在低溫下發生自燃燒反應，燃燒后中心溫度可達到800-1000℃，在短時間內即可完成反應。

溶液燃燒法合成納米材料具有過程簡單，得到的物質純凈，無需外界供熱等優點，但確定其工藝參數及合成產品需要進一步的優化。通過改變燃料比可以控制納米晶粒的生長從而控制生成物的性質。

發明內容

針對現有技術中存在的上述問題，本發明的目的在于提供一種微波輔助燃燒法制備具有摻雜結構的無定型納米雙金屬催化劑的方法。利用本發明方法可以簡便地制備出同時具有納米結構和金屬摻雜結構的雙金屬催化劑。

所述的一種微波輔助燃燒法制備具有摻雜結構的無定型納米雙金屬催化劑的方法，其特征在于將兩種可溶性的金屬硝酸鹽和有機燃料為原料，根據比例配置成水溶液，加熱攪拌，蒸發溶劑水，溶液形成粘稠膠狀物，將膠狀物移入微波爐，設置微波爐參數，使膠狀物劇烈燃燒，燃燒結束得到具有摻雜結構的無定型納米雙金屬催化劑。

所述的一種微波輔助燃燒法制備具有摻雜結構的無定型納米雙金屬催化劑的方法，其特征在于可溶性的金屬硝酸鹽中的金屬為鉻、鎂、鋁、鋅、鈷或鎳。

所述的一種微波輔助燃燒法制備具有摻雜結構的無定型納米雙金屬催化劑的方法，其特征在于有機燃料與可溶性的金屬鹽的摩爾投料比為3-10：1。

所述的一種微波輔助燃燒法制備具有摻雜結構的無定型納米雙金屬催化劑的方法，其特征在于有機燃料為甘氨酸，尿素和乙二醇中的一種或幾種混合物。

所述的一種微波輔助燃燒法制備具有摻雜結構的無定型納米雙金屬催化劑的方法，其特征在于兩種可溶性的金屬硝酸鹽中，投料摩爾數大的為主體金屬，摩爾數小的為摻雜金屬，摻雜金屬與主體金屬的摩爾比為0.1-1：1。

所述的一種微波輔助燃燒法制備具有摻雜結構的無定型納米雙金屬催化劑的方法，其特征在于溶劑水的蒸發溫度為20-80℃，蒸發時間為溶劑水蒸發完全為止。