[發明專利]一種含鈷介孔氧化硅納米球催化劑及其制備方法與應用

在審

• 申請號: 202110286302.X
• 申請日: 2021-03-17
• 公開（公告）號: CN113019368A
• 公開（公告）日: 2021-06-25
• 發明（設計）人: 羅明生;劉清龍;趙秋娜
• 申請（專利權）人: 北京石油化工學院
• 主分類號: B01J23/75
• 分類號: B01J23/75;B01J35/08;B01J35/10;B01J37/00;B01J37/08;B01D53/86;B01D53/72
• 代理公司: 北京細軟智谷知識產權代理有限責任公司 11471
• 代理人: 秦瓊

1.一種含鈷介孔氧化硅納米球催化劑的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

(1)制備三乙醇胺溶液：將三乙醇胺溶于水中，攪拌，得到三乙醇胺溶液；

(2)加入模板劑和結構導向劑：將模板劑加入步驟(1)所述三乙醇胺溶液中，再加入結構導向劑，攪拌；

(3)加入硅源：將硅源加入步驟(2)所得溶液中，繼續攪拌；

(4)沉降與晶化：將步驟(3)所得溶液放入反應釜中反應，反應完成后，進行后處理，得到樹枝狀介孔氧化硅納米球載體；

(5)介孔氧化硅納米球功能化：將步驟(4)所得樹枝狀介孔氧化硅納米球載體放入乙醇中分散均勻，再加入功能劑，進行攪拌反應；

(6)后續處理：將步驟(5)中得到的懸濁液經后續處理，得到氨基化樹枝狀介孔氧化硅納米球催化劑；

(7)活性組分鈷的摻雜：將步驟(6)所得氨基化樹枝狀介孔氧化硅納米球催化劑放入水中分散均勻，再加入檸檬酸鈉和鈷源，進行攪拌反應，然后經后處理，得到含鈷介孔二氧化硅納米球催化劑。

2.根據權利要求1所述的含鈷介孔氧化硅納米球催化劑的制備方法，其特征在于，步驟(1)中，三乙醇胺與水的質量之比為0.5-2:100-500；

步驟(2)中，所述模板劑、水楊酸鈉與三乙醇胺三者的質量之比為2-6:1-5:0.5-2；加入模板劑完全溶解后，再加入結構導向劑，連續攪拌1-3h；

所述模板劑為十六烷基三甲基溴化銨離子型表面活性劑，所述結構導向劑為水楊酸鈉。

3.根據權利要求1所述的含鈷介孔氧化硅納米球催化劑的制備方法，其特征在于，步驟(3)中，所述硅源與三乙醇胺質量之比為40-90:0.5-2，加入硅源后，連續攪拌1-6h；所述硅源為正硅酸四乙酯。

4.根據權利要求1所述的含鈷介孔氧化硅納米球催化劑的制備方法，其特征在于，步驟(4)中，所述反應釜為具有聚四氟乙烯內襯的晶化反應釜，在60-120℃下進行反應2-24h；

所述后處理包括依次進行的冷卻、抽濾、洗滌、干燥和焙燒，所述干燥的溫度為60-100℃，所述干燥的時間為6-16h，所述焙燒的溫度為500-600℃，所述焙燒的時間為4-8h，所述焙燒的升溫速率控制為1-2℃/min。

5.根據權利要求1所述的含鈷介孔氧化硅納米球催化劑的制備方法，其特征在于，步驟(5)中，所述樹枝狀介孔氧化硅納米球載體與乙醇的質量之比為2-8:10-500；所述功能劑為3-氨基丙基三乙氧基硅烷；

所述功能劑與所述樹枝狀介孔氧化硅納米球載體的質量之比為1-7:2-8；

攪拌反應時間為6-24h。

6.根據權利要求1所述的含鈷介孔氧化硅納米球催化劑的制備方法，其特征在于，步驟(6)中，所述后續處理包括依次進行的冷卻、離心、乙醇和去離子水相繼洗滌、干燥；

所述干燥溫度為50-80℃，所述干燥時間為8-18h。

7.根據權利要求1所述的含鈷介孔氧化硅納米球催化劑的制備方法，其特征在于，步驟(7)中，所述氨基化樹枝狀介孔氧化硅納米球催化劑與水的質量之比為1-6:200-600；所述檸檬酸鈉、鈷源、氨基化樹枝狀介孔氧化硅納米球催化劑三者的質量之比為0.2-2:1-10:1-6；

所述攪拌的時間8-16h；

所述鈷源為六水合氯化鈷。

8.根據權利要求1所述的含鈷介孔氧化硅納米球催化劑的制備方法，其特征在于，步驟(7)中，所述后處理包括依次進行的離心、去離子水洗滌、干燥、焙燒；所述干燥的溫度為50-90℃，所述干燥的時間為6-16h，所述焙燒的溫度為300-550℃，所述焙燒的時間為3-8h，所述焙燒的升溫速率控制為1-2℃/min；

步驟(6)和步驟(7)中，所述離心速度為7000-12000r/min，離心時間為5-20min，離心周期為1-5次。

9.權利要求1-8任一項所述方法制備得到的含鈷介孔氧化硅納米球催化劑。

10.權利要求1-8任一項所述方法制備得到的含鈷介孔氧化硅納米球催化劑在催化氧化去除甲苯中的應用。