[發(fā)明專利]一種在光催化甲烷無氧偶聯(lián)中具有可控受阻路易斯酸堿對的混晶五氧化二鈮材料的制備方法

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• 申請日: 2022-08-25
• 公開（公告）號: CN115364845A
• 公開（公告）日: 2022-11-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張金龍;王靈芝;陳子鈺;葉宇韜;馮曉翼;朱雨;韓曉微;吳仕群
• 申請（專利權(quán)）人: 華東理工大學(xué)
• 主分類號: B01J23/20
• 分類號: B01J23/20;C01G33/00;C07C2/76;C07C9/06
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1.一種在光催化甲烷無氧偶聯(lián)中具有可控受阻路易斯酸堿對的混晶五氧化二鈮材料的制備方法，其特征在于通過硼氫化鈉的熱還原過程降低五氧化二鈮的晶相轉(zhuǎn)變溫度，在400℃-700℃的溫度煅燒下獲得由正交相和單斜相混合的五氧化二鈮材料，通過控制的溫度可以調(diào)節(jié)晶相轉(zhuǎn)變的程度以及材料中表面羥基和氧空位的濃度含量，從而進一步控制材料所含的表面受阻路易斯酸堿對的濃度，該方法制備的材料具有較高的甲烷活化能力和良好的可見光吸收度，在氣固相光催化甲烷無氧偶聯(lián)體系中，表現(xiàn)出優(yōu)異的甲烷轉(zhuǎn)化性能及穩(wěn)定性，具體包括以下步驟：

第一步：將25mL氟化鈮用氨水調(diào)節(jié)pH值到9.0后，所得混合物離心并水洗，在70℃干燥后，于馬弗爐空氣氣氛下載500℃下煅燒4小時，得到正交相五氧化二鈮；

第二步：將800 mg的正交相五氧化二鈮粉末加入到瑪瑙研缽中，隨后加入200mg的硼氫化鈉粉末，充分研磨十分鐘，得到混合粉末；

第三步：將上述混合粉末轉(zhuǎn)移到瓷方舟中并壓實在一側(cè)，在管式爐中在氬氣氣氛下以1℃/min速率升溫到400-700℃的溫度并保持該溫度煅燒4小時；

第四步：將煅燒后的黑色粉末以1mol/L的稀鹽酸溶液洗滌并離心兩次，再用去離子水洗滌并離心兩次，于70℃的烘箱中烘干，得到混晶相五氧化二鈮。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有可控受阻路易斯酸堿對的混晶相五氧化二鈮材料的制備方法和應(yīng)用，其特征在于：在第一步中，必須使得在500℃下煅燒保證得到完全正交相的五氧化二鈮。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有可控受阻路易斯酸堿對的混晶相五氧化二鈮材料的制備方法和應(yīng)用，其特征在于：在第二步中，必須使得五氧化二鈮與硼氫化鈉充分研磨混合并保證其不被空氣潮解。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有可控受阻路易斯酸堿對的混晶相五氧化二鈮材料的制備方法和應(yīng)用，其特征在于：在第三步中，粉末必須被壓實在方舟的一側(cè)，以此保證硼氫化鈉在高溫分解過程中充分接觸樣品。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有可控受阻路易斯酸堿對的混晶相五氧化二鈮材料的制備方法和應(yīng)用，其特征在于：在第三步中，為保證樣品中出現(xiàn)第二晶相的特征，煅燒溫度需在400℃以上。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有可控受阻路易斯酸堿對的混晶相五氧化二鈮材料的制備方法和應(yīng)用，其特征在于：在第四步中，稀鹽酸溶液用于除去殘余的硼氫化鈉。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有可控受阻路易斯酸堿對的混晶相五氧化二鈮材料的制備方法和應(yīng)用，其特征在于：該材料光催化甲烷無氧偶聯(lián)使用的是固氣相體系，以甲烷本身的歧化反應(yīng)產(chǎn)生多碳烷烴及氫氣。