[發(fā)明專利]自組裝多孔納米片結(jié)構(gòu)ZnO催化劑及其制備方法與應(yīng)用

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202211045866.5
• 申請(qǐng)日: 2022-08-29
• 公開（公告）號(hào): CN115999531A
• 公開（公告）日: 2023-04-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李爽;廖多華;楊亮;宋庚哲;王啟
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西北大學(xué)
• 主分類號(hào): B01J23/06
• 分類號(hào): B01J23/06;C01G9/02;B82Y40/00;C07C5/333;C07C11/04
• 代理公司: 南京利豐知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 32256
• 代理人: 王鋒

本發(fā)明揭示了一種自組裝納米片結(jié)構(gòu)ZnO催化劑及其制備方法與應(yīng)用。所述自組裝納米片結(jié)構(gòu)ZnO催化劑的制備方法包括：使乙酸鋅充分溶解于水中，形成含鋅鹽溶液；使沉淀劑溶于水中，形成堿溶液；使堿溶液滴入含鋅鹽溶液中，并于70?75℃反應(yīng)14?16min，之后靜置老化；老化完成后經(jīng)抽濾、洗滌、干燥以及煅燒，獲得自組裝納米片結(jié)構(gòu)ZnO催化劑。本發(fā)明通過化學(xué)沉淀法合成納米片結(jié)構(gòu)ZnO催化劑，制備方法簡單，可重復(fù)性好，可大量生產(chǎn)，此外，該納米片結(jié)構(gòu)ZnO催化劑的化學(xué)穩(wěn)定性好，易保存。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于催化劑技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種自組裝納米片結(jié)構(gòu)ZnO催化劑及其制備方法與應(yīng)用。

背景技術(shù)

在石油化工產(chǎn)業(yè)中乙烯被廣泛使用，現(xiàn)如今社會(huì)的各個(gè)領(lǐng)域中都已經(jīng)離不開乙烯的存在，2018年全球?qū)λ男枨笠堰_(dá)到1.64億噸，并且其需求量預(yù)計(jì)會(huì)繼續(xù)以每年4％左右增長。但目前乙烯生產(chǎn)的主要工藝仍存在缺點(diǎn)，探索發(fā)展一種低能耗且高效的乙烯生產(chǎn)工藝迫在眉睫。與此同時(shí)，隨著天然氣勘探開采技術(shù)的成熟，在世界范圍內(nèi)發(fā)現(xiàn)了大規(guī)模的頁巖氣儲(chǔ)量。在此背景下，如何有效利用乙烷催化轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的高附加值物質(zhì)成為近年來的研究熱點(diǎn)。

但是該反應(yīng)現(xiàn)如今所存在的最主要的問題為如何制備出高效催化轉(zhuǎn)化乙烷的催化劑，目前乙烷氧化脫氫催化劑的活性較低，并或多或少存在一些缺陷。如NiO催化劑表面親電性氧物種過多時(shí)容易發(fā)生非選擇性氧化。

氧化鋅作為一種半導(dǎo)體氧化物材料，因其催化活性高、無毒、可用性豐富、低成本等優(yōu)點(diǎn)而受到越來越多的研究關(guān)注。當(dāng)氧化鋅的顆粒限制在納米尺寸時(shí)，納米氧化鋅更是展現(xiàn)出塊狀材料所不具備的特殊性質(zhì)，是一種重要的多功能性無機(jī)氧化物材料，在多個(gè)領(lǐng)域都具備著廣闊的應(yīng)用前景。在不同的生長環(huán)境中，氧化鋅不同晶面具有不同的生長速率，可以通過改變某些參數(shù)從而控制晶面的生長，從而制備出不同形貌的氧化鋅，改變其化學(xué)性能，從而改善ZnO催化劑的催化性能。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的主要目的在于提供一種自組裝多孔納米片結(jié)構(gòu)ZnO催化劑及其制備方法與應(yīng)用，以克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足。

為實(shí)現(xiàn)前述發(fā)明目的，本發(fā)明實(shí)施例采用的技術(shù)方案包括：

本發(fā)明實(shí)施例提供了一種自組裝納米片結(jié)構(gòu)ZnO催化劑的制備方法，包括：

使乙酸鋅充分溶解于水中，形成含鋅鹽溶液；

使沉淀劑溶于水中，形成堿溶液；

使堿溶液滴入含鋅鹽溶液中，并于70-75℃反應(yīng)14-16min，之后靜置老化；

老化完成后經(jīng)抽濾、洗滌、干燥以及煅燒，獲得自組裝納米片結(jié)構(gòu)ZnO催化劑。

進(jìn)一步地，所述含鋅鹽溶液中乙酸鋅的濃度為0.02-0.021g/ml。

進(jìn)一步地，所述堿溶液的濃度為0.030-0.031g/ml。

進(jìn)一步地，所述的自組裝納米片結(jié)構(gòu)ZnO催化劑的制備方法，包括：將堿溶液在70-75℃下以3-3.05ml/min的滴加速率滴入至油浴鍋中的含鋅鹽溶液，同時(shí)以100-150rpm攪拌速率攪拌，并冷凝回流，待反應(yīng)后，停止攪拌，靜置老化72±0.1h。

進(jìn)一步地，所述堿溶液與鹽溶液的體積比為1-1.05∶1。

本發(fā)明實(shí)施例還提供了由前述方法制備而成的自組裝納米片結(jié)構(gòu)ZnO催化劑，該自組裝納米片結(jié)構(gòu)ZnO催化劑的厚度為20-25nm，直徑為50-100nm。

本發(fā)明實(shí)施例還提供了前述的自組裝納米片結(jié)構(gòu)ZnO催化劑在CO₂氛圍中選擇氧化乙烷脫氫制乙烯的應(yīng)用。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果：