一種負(fù)載金屬催化劑的多孔二氧化硅微球的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種負(fù)載金屬催化劑的多孔二氧化硅微球的制備方法，具體涉及通過原位溶膠-凝膠法制備負(fù)載金屬催化劑的多孔二氧化硅微球。
【背景技術(shù)】
[0002]多孔二氧化硅因其具有大量尺寸可控的孔道、良好的熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性，以及廣闊的應(yīng)用范圍和巨大的潛在應(yīng)用價值，受到越來越廣泛的關(guān)注。我國是一個水稻大國，每年稻殼的產(chǎn)量有數(shù)億噸，常規(guī)的方法一般都是作為廢棄物，不僅造成了資源的浪費(fèi)，而且還會產(chǎn)生一系列的環(huán)境污染問題。稻殼中含有20%左右的無定形二氧化硅，稻殼中的二氧化硅是經(jīng)過生物提純不含有害雜質(zhì)(如鉛、砷)，適用于食品、牙膏、化妝品，醫(yī)藥等工業(yè)的需求，市場潛力巨大。如果能以稻殼為原料生產(chǎn)高純度的多孔二氧化硅，則既可解決稻殼對環(huán)境的污染問題，還能帶來可觀的經(jīng)濟(jì)效益。S12M料因具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性、絕緣性，與硅半導(dǎo)體材料有良好的結(jié)合界面，并且廉價易得，因此，在催化劑載體、介質(zhì)層、窗口材料及硅基光電子材料等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。多孔二氧化硅因其具有較大的比表面積、較窄的孔徑分布和可以調(diào)變的孔徑，增大催化劑的接觸面積，加快反應(yīng)速率，因此，作為各種金屬固定化的載體具有良好的發(fā)展前景。專利CN104030302A —種二氧化硅微球的制備方法，其包括以下步驟:Step I，油相物質(zhì)與助溶相物質(zhì)混合；其中，所述油相物質(zhì)為至少一種鏈烷烴與至少一種氯代烷烴的混合物，所述助溶相物質(zhì)為醇、酮、醚、酯或其混合物；Step2，加入乳化劑，攪拌后加入硅酸鈉溶膠，攪拌均勻；其中，所述乳化劑為非離子型乳化劑；Step3，加入硫酸進(jìn)行反應(yīng)。采用上述方案，本發(fā)明一次可以得到多種單分散、粒徑均一的微米級二氧化硅微球，且所制得的不同尺寸微球易于分離，適用于液晶間隔物等微球應(yīng)用領(lǐng)域。專利CN104003408A —種連續(xù)式可控的單分散二氧化硅微球的制備方法，該工藝包括成核步驟、生長步驟、分離步驟。該工藝可實(shí)現(xiàn)高球形度、窄粒徑分布的單分散二氧化硅微球批量制備，本發(fā)明在二氧化硅微球種子的成核環(huán)節(jié)，反應(yīng)體系為沸騰體系，強(qiáng)對流狀態(tài)下傳熱、傳質(zhì)好，可以均相快速成核，并且可解決現(xiàn)有技術(shù)的團(tuán)聚問題，反應(yīng)時間短，并且得到粒徑分布更窄的單分散微球種子。本發(fā)明采用一步生長或者多步生長，把成核和生長階段分開，可以得到球形度高、粒徑可控的單分散二氧化硅微球，且粒徑分布偏差小于2%，性能更優(yōu)。并且可根據(jù)實(shí)際需要，得到20?1000nm單分散二氧化硅微球的各種粒徑大小的二氧化硅微球，可克服現(xiàn)有技術(shù)的諸多不足。專利CN104003410A—種單分散二氧化硅微球的制備方法，其采用季銨鹽為相轉(zhuǎn)移催化劑，氨水為催化劑，正硅酸酯為硅源，通過兩相法合成所述二氧化硅微球。采用上述方案，本發(fā)明采用界面法結(jié)合液液相界面反應(yīng)、相轉(zhuǎn)移反應(yīng)，催化反應(yīng)機(jī)理合成二氧化硅微球，提供了納米級二氧化硅的制造新工藝，制備得到的納米級二氧化硅微球具有較好的均一性。
[0003]以上專利中，大部分專利主要的硅原是正硅酸酯，而本發(fā)明主要是利用稻殼中的高附加值產(chǎn)品二氧化硅作為原料，以木質(zhì)素和聚乙二醇的協(xié)同作用對二氧化硅微球進(jìn)行造孔，進(jìn)而負(fù)載金屬催化劑，研宄其在電化學(xué)方面的應(yīng)用，對于這方面的研宄未見報道過。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明所提供的實(shí)驗(yàn)方案是:
[0005]首先利用堿液對稻殼進(jìn)行液化，然后將稻殼分離的濾液、無水乙醇、蒸餾水按一定比例放入三口瓶中，控制接觸溫度為60-90°C，用酸溶液對濾液進(jìn)行滴定，一邊攪拌一邊滴定，溶液的pH達(dá)到9時，向其中加入用少量無水乙醇溶解的聚乙二醇，反應(yīng)2h后，繼續(xù)用酸溶液對濾液進(jìn)行滴定，使溶液的PH達(dá)到7?2，然后加入金屬鹽溶液繼續(xù)反應(yīng)4h，沉淀出一系列負(fù)載金屬催化劑的木質(zhì)素和二氧化硅質(zhì)量比例不同的復(fù)合物，然后固液分離，干燥即可得到均勻的負(fù)載金屬催化劑的lignin/Si02凝膠復(fù)合材料，然后在一定的溫度下煅燒，即可得到負(fù)載金屬催化劑的多孔二氧化硅微球。
[0006]為更好理解本發(fā)明，下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步地詳細(xì)說明，但是本發(fā)明要求保護(hù)的范圍并不局限于實(shí)施例表示的范圍。
[0007]實(shí)施例1:首先利用堿液對稻殼進(jìn)行液化，然后將稻殼分離的濾液、無水乙醇、蒸餾水按2: I: I比例放入三口瓶中，控制接觸溫度為90°C，用lmol/L鹽酸溶液對濾液進(jìn)行滴定，一邊攪拌一邊滴定，溶液的PH達(dá)到9時，向其中加入用少量無水乙醇溶解的聚乙二醇，反應(yīng)2h后，繼續(xù)用lmol/L鹽酸溶液對濾液進(jìn)行滴定，使溶液的pH達(dá)到7，然后加入AgNO3溶液繼續(xù)反應(yīng)4h，沉淀出負(fù)載金屬銀催化劑的木質(zhì)素和二氧化硅復(fù)合物，然后固液分離，干燥即可得到均勻的負(fù)載金屬催化劑的I ignin/S12凝膠復(fù)合材料，然后在500 °C的溫度下煅燒2h，即可得到負(fù)載金屬銀催化劑的多孔二氧化硅微球。
[0008]實(shí)施例2:改變反應(yīng)最后的pH為3，其他步驟同實(shí)施例1，得到負(fù)載金屬銀催化劑的多孔二氧化硅微球。
[0009]實(shí)施例3:改變金屬鹽為CuSO4,其他步驟同實(shí)施例1，得到負(fù)載金屬銅催化劑的多孔二氧化硅微球。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種負(fù)載金屬催化劑的多孔二氧化硅微球的制備方法，具體步驟如下: 首先利用堿液對稻殼進(jìn)行液化，然后將稻殼分離的濾液、無水乙醇、蒸餾水按一定比例放入三口瓶中，控制接觸溫度為60-90°C，用酸溶液對濾液進(jìn)行滴定，一邊攪拌一邊滴定，溶液的pH達(dá)到9時，向其中加入用少量無水乙醇溶解的聚乙二醇，反應(yīng)2h后，繼續(xù)用酸溶液對濾液進(jìn)行滴定，使溶液的pH達(dá)到7?2，然后加入金屬鹽溶液繼續(xù)反應(yīng)4h，沉淀出一系列負(fù)載金屬催化劑的木質(zhì)素和二氧化硅質(zhì)量比例不同的復(fù)合物，然后固液分離，干燥即可得到均勻的負(fù)載金屬催化劑的lignin/Si02凝膠復(fù)合材料，然后在一定的溫度下煅燒，即可得到負(fù)載金屬催化劑的多孔二氧化硅微球。
2.一種如權(quán)利要求1所述的一種負(fù)載金屬催化劑的多孔二氧化硅微球的制備方法，其特征在于:金屬鹽可以是HAuCl4、AgN03、CuS04、Pd(NO3)2等。
3.一種如權(quán)利要求1所述的一種負(fù)載金屬催化劑的多孔二氧化硅微球的制備方法，其特征在于:酸溶液可以是鹽酸，硫酸等無機(jī)酸。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種負(fù)載金屬催化劑的多孔二氧化硅微球的制備方法。針對“能源短缺”和“環(huán)境污染”兩大難題，隨著國內(nèi)節(jié)能與新能源產(chǎn)業(yè)的推進(jìn)，未來燃料電池材料的需要將日益擴(kuò)大，本發(fā)明主要以稻殼為原料，首先用預(yù)處理劑處理稻殼，提取物中包括硅酸鈉和木質(zhì)素，采用溶膠-凝膠法，經(jīng)過木質(zhì)素和聚乙二醇的協(xié)同作用與硅酸鈉水解形成的原硅酸表面羥基的凝聚作用制備出負(fù)載金屬催化劑的多孔二氧化硅微球，以及在電化學(xué)中性能的研究。整個制備方法流程簡單，原料廉價易得，同時可以顯著降低成本。
【IPC分類】B01J23-50, B01J23-72
【公開號】CN104525191
【申請?zhí)枴緾N201410714077
【發(fā)明人】曲玉寧, 方升, 李明
【申請人】天津工業(yè)大學(xué)
【公開日】2015年4月22日
【申請日】2014年11月26日