一種多孔材料負(fù)載氧化鎳催化劑的制備方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)一種多孔材料負(fù)載氧化鎳催化劑的制備方法。依次包括如下步驟：將膨潤(rùn)土加入到八烷基三甲基溴化銨溶液中，在恒溫?cái)嚢?、老化、離心分離，得到八烷基三甲基溴化銨改性的膨潤(rùn)土固體；將(3?氨基丙基)三乙氧基硅烷、水楊醛和六水合氯化鎳按1：1：1(摩爾比)的量加入到乙醇中形成溶液，加入八烷基三甲基溴化銨改性的膨潤(rùn)土固體，攪拌、沉淀分離，形成含鎳有機(jī)配合物柱撐膨潤(rùn)土；含產(chǎn)物置于管式爐中，在通氮?dú)獾那闆r下，焙燒，再通入空氣，最后繼續(xù)通氮?dú)?，然后停止加熱冷卻至室溫，得到氧化硅柱撐的膨潤(rùn)土基多孔材料負(fù)載氧化鎳催化劑。該材料中的氧化鎳均勻分布于三維孔道的孔壁上，對(duì)反應(yīng)物有較好的吸附和催化效果。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
一種多孔材料負(fù)載氧化鎳催化劑的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種多孔材料負(fù)載氧化鎳催化劑的制備方法，屬于催化材料制備領(lǐng)域?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]過(guò)渡金屬氧化物大多具有優(yōu)良的電學(xué)和光學(xué)特性，也具有優(yōu)異的催化性能。納米氧化鎳是一種重要的功能材料，由于尺寸與形貌的獨(dú)特性，其在涂飾、催化、電容電極、光吸收、氣敏傳感等工業(yè)領(lǐng)域中都有著重要的應(yīng)用。根據(jù)對(duì)納米材料的形貌與尺寸的不同要求， 人們采用各種方法制備出了氧化鎳的納米顆粒、納米棒、納米線(xiàn)、納米纖維、納米片。但納米材料在使用的過(guò)程中有其固有的缺點(diǎn)即:易團(tuán)聚，因此需要將其負(fù)載于載體表面以獲得最佳的使用效果。
[0003]氧化鎳催化劑應(yīng)用較廣，在催化氧化一些難降解的污染物方面也有較好的應(yīng)用前景，比如:在室溫下催化氧化甲醛、催化氧化環(huán)己烷等有機(jī)物。但沒(méi)有合適的載體，氧化鎳的用量大，效率低;有研究用碳納米管或Y -Al2〇3，但這些材料價(jià)格相對(duì)昂貴。
[0004]膨潤(rùn)土是以蒙脫石(Montmorillonite)為主要礦物的粘土巖。蒙脫石是一種含水的層狀鋁硅酸鹽礦物，由兩個(gè)硅氧四面體中間夾一個(gè)鋁(鎂)氧(氫氧)八面體組成，屬于2:1 型的三層粘土礦物。晶層間距離為0.96?2.14nm，這些納米片層團(tuán)聚在一起，形成幾百納米到幾微米的粘土顆粒。膨潤(rùn)土有很強(qiáng)的陽(yáng)離子交換能力，在一定的物理-化學(xué)條件下，Ca2+、 Mg2+、Na+、K+、Fe2+、CU2+等可相互交換。該材料便宜廉價(jià)，在中國(guó)的儲(chǔ)量排世界第一，是一種比較好的載體材料。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是為克服現(xiàn)有技術(shù)載體價(jià)格高、活性低等不足，提供一種多孔材料負(fù)載氧化鎳催化劑的制備方法。
[0006]本發(fā)明采用的技術(shù)方案是依次包括如下步驟:
[0007] 1)按照每克膨潤(rùn)土對(duì)應(yīng)0.5?0.8mmol八烷基三甲基溴化銨的量，將過(guò)20-50目篩的膨潤(rùn)土加入到質(zhì)量百分比濃度為0.1 %?1 %的八烷基三甲基溴化銨溶液中，在60?70°C 恒溫水浴中攪拌5?6h，老化12?24h，離心分離，去掉上清液，得到八烷基三甲基溴化銨改性的膨潤(rùn)土固體；
[0008] 2)將(3-氨基丙基)三乙氧基硅烷、水楊醛和六水合氯化鎳按1:1:1 (摩爾比)的量各2?4mol加入到20?40mL乙醇中形成溶液，在20?35°C下反應(yīng)6?8h，加入八烷基三甲基溴化銨改性的膨潤(rùn)土固體，攪拌2?4h、沉淀分離，反應(yīng)生成的含鎳有機(jī)配合物在分配作用下，插入膨潤(rùn)土層間，形成含鎳有機(jī)配合物柱撐膨潤(rùn)土；
[0009] 3)將含鎳有機(jī)配合物柱撐膨潤(rùn)土置于管式爐中，在通氮?dú)獾那闆r下，400?550°C 焙燒1?2h，再將氮?dú)鈸Q為空氣持續(xù)10?40s，之后繼續(xù)通入氮?dú)??4h，然后停止加熱冷卻至室溫，其中的部分碳氮等元素轉(zhuǎn)化為氣體溢出，形成孔道，得到氧化硅柱撐的膨潤(rùn)土基多孔材料負(fù)載氧化鎳催化劑。
[0010]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是:
[0011](1)將鎳離子和有機(jī)物形成配合物，再利用有機(jī)膨潤(rùn)土對(duì)有機(jī)物的吸附效應(yīng)，將鎳元素均勻分布于膨潤(rùn)土層間。
[0012](2)將含硅有機(jī)物和鎳原子配合，插入膨潤(rùn)土層間，再經(jīng)過(guò)高溫煅燒，去除部分碳元素，留下碳和硅等元素，形成多孔材料，保留的碳質(zhì)可以提高氧化鎳的導(dǎo)電子能力。[0〇13]⑶利用膨潤(rùn)土層狀結(jié)構(gòu)，在膨潤(rùn)土層間插入娃元素，經(jīng)過(guò)煅燒之后，娃元素形成氧化硅和負(fù)載的氧化鎳一起形成柱撐，使整個(gè)結(jié)構(gòu)為三維立體孔道結(jié)構(gòu)?！揪唧w實(shí)施方式】
[0014]以下進(jìn)一步提供本發(fā)明的3個(gè)實(shí)施例:
[0015]實(shí)施例1[〇〇16] 按照每克膨潤(rùn)土對(duì)應(yīng)0.8mmol八烷基三甲基溴化銨的量，將過(guò)50目篩的膨潤(rùn)土加入到質(zhì)量百分比濃度為1 %的八烷基三甲基溴化銨溶液中，在70 °C恒溫水浴中攪拌6h，老化 24h，離心分離，去掉上清液，得到八烷基三甲基溴化銨改性的膨潤(rùn)土固體;將(3-氨基丙基) 三乙氧基硅烷、水楊醛和六水合氯化鎳按1:1:1 (摩爾比)的量各4mol加入到40mL乙醇中形成溶液，在35 °C下反應(yīng)8h，加入八烷基三甲基溴化銨改性的膨潤(rùn)土固體，攪拌4h、沉淀分離， 反應(yīng)生成的含鎳有機(jī)配合物在分配作用下，插入膨潤(rùn)土層間，形成含鎳有機(jī)配合物柱撐膨潤(rùn)土;將含鎳有機(jī)配合物柱撐膨潤(rùn)土置于管式爐中，在通氮?dú)獾那闆r下，400°C焙燒2h，再將氮?dú)鈸Q為空氣持續(xù)l〇s，之后繼續(xù)通入氮?dú)?h，然后停止加熱冷卻至室溫，其中的部分碳氮等元素轉(zhuǎn)化為氣體溢出，形成孔道，得到氧化硅柱撐的膨潤(rùn)土基多孔材料負(fù)載氧化鎳催化劑。[0〇17]采用U形管(內(nèi)徑4mm)連續(xù)流動(dòng)反應(yīng)評(píng)價(jià)裝置，稱(chēng)量100mg合成得到的膨潤(rùn)土基多孔材料負(fù)載氧化鎳催化劑放置管中，調(diào)節(jié)空氣的流速為20mL/min，空氣流動(dòng)帶動(dòng)甲醛氣體進(jìn)入U(xiǎn)形管反應(yīng)器中，每小時(shí)流過(guò)每升催化劑的氣體體積(即空速)為60001T1。在30°C條件下，該催化劑降解濃度為250ppm的甲醛氣體，降解率為74%。
[0018] 實(shí)施例2[〇〇19] 按照每克膨潤(rùn)土對(duì)應(yīng)0.5mmol八烷基三甲基溴化銨的量，將過(guò)20目篩的膨潤(rùn)土加入到質(zhì)量百分比濃度為〇.1 %的八烷基三甲基溴化銨溶液中，在60°C恒溫水浴中攪拌5h，老化12h，離心分離，去掉上清液，得到八烷基三甲基溴化銨改性的膨潤(rùn)土固體;將(3-氨基丙基)三乙氧基硅烷、水楊醛和六水合氯化鎳按1:1:1(摩爾比)的量各2mol加入到20mL乙醇中形成溶液，在20°C下反應(yīng)6h，加入八烷基三甲基溴化銨改性的膨潤(rùn)土固體，攪拌2h、沉淀分離，反應(yīng)生成的含鎳有機(jī)配合物在分配作用下，插入膨潤(rùn)土層間，形成含鎳有機(jī)配合物柱撐膨潤(rùn)土;將含鎳有機(jī)配合物柱撐膨潤(rùn)土置于管式爐中，在通氮?dú)獾那闆r下，550°C焙燒lh，再將氮?dú)鈸Q為空氣持續(xù)40s，之后繼續(xù)通入氮?dú)?h，然后停止加熱冷卻至室溫，其中的部分碳氮等元素轉(zhuǎn)化為氣體溢出，形成孔道，得到氧化硅柱撐的膨潤(rùn)土基多孔材料負(fù)載氧化鎳催化劑。
[0020]采用U形管(內(nèi)徑4mm)連續(xù)流動(dòng)反應(yīng)評(píng)價(jià)裝置，稱(chēng)量100mg合成得到的膨潤(rùn)土基多孔材料負(fù)載氧化鎳催化劑放置管中，調(diào)節(jié)空氣的流速為20mL/min，空氣流動(dòng)帶動(dòng)甲醛氣體進(jìn)入U(xiǎn)形管反應(yīng)器中，每小時(shí)流過(guò)每升催化劑的氣體體積(即空速)為60001T1。在30°C條件下，該催化劑降解濃度為250ppm的甲醛氣體，降解率為79%。
[0021] 實(shí)施例3[〇〇22] 按照每克膨潤(rùn)土對(duì)應(yīng)0.6mmol八烷基三甲基溴化銨的量，將過(guò)30目篩的膨潤(rùn)土加入到質(zhì)量百分比濃度為1 %的八烷基三甲基溴化銨溶液中，在70 °C恒溫水浴中攪拌6h，老化 24h，離心分離，去掉上清液，得到八烷基三甲基溴化銨改性的膨潤(rùn)土固體;將(3-氨基丙基) 三乙氧基硅烷、水楊醛和六水合氯化鎳按1:1:1 (摩爾比)的量各3mol加入到30mL乙醇中形成溶液，在35 °C下反應(yīng)8h，加入八烷基三甲基溴化銨改性的膨潤(rùn)土固體，攪拌3h、沉淀分離， 反應(yīng)生成的含鎳有機(jī)配合物在分配作用下，插入膨潤(rùn)土層間，形成含鎳有機(jī)配合物柱撐膨潤(rùn)土;將含鎳有機(jī)配合物柱撐膨潤(rùn)土置于管式爐中，在通氮?dú)獾那闆r下，500°C焙燒2h，再將氮?dú)鈸Q為空氣持續(xù)30s，之后繼續(xù)通入氮?dú)?h，然后停止加熱冷卻至室溫，其中的部分碳氮等元素轉(zhuǎn)化為氣體溢出，形成孔道，得到氧化硅柱撐的膨潤(rùn)土基多孔材料負(fù)載氧化鎳催化劑。[〇〇23]采用U形管(內(nèi)徑4mm)連續(xù)流動(dòng)反應(yīng)評(píng)價(jià)裝置，稱(chēng)量100mg合成得到的膨潤(rùn)土基多孔材料負(fù)載氧化鎳催化劑放置管中，調(diào)節(jié)空氣的流速為20mL/min，空氣流動(dòng)帶動(dòng)甲醛氣體進(jìn)入U(xiǎn)形管反應(yīng)器中，每小時(shí)流過(guò)每升催化劑的氣體體積(即空速)為60001T1。在30°C條件下，該催化劑降解濃度為250ppm的甲醛氣體，降解率為85%。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種多孔材料負(fù)載氧化鎳催化劑的制備方法，其特征是依次包括如下步驟:1)按照每克膨潤(rùn)土對(duì)應(yīng)0.5?0.8mmol八烷基三甲基溴化銨的量，將過(guò)20-50目篩的膨 潤(rùn)土加入到質(zhì)量百分比濃度為0.1 %?1 %的八烷基三甲基溴化銨溶液中，在60?70°C恒溫 水浴中攪拌5?6h，老化12?24h，離心分離，去掉上清液，得到八烷基三甲基溴化銨改性的 膨潤(rùn)土固體；2)將(3-氨基丙基)三乙氧基硅烷、水楊醛和六水合氯化鎳按1:1:1 (摩爾比)的量各2? 4mol加入到20?40mL乙醇中形成溶液，在20?35°C下反應(yīng)6?8h，加入八烷基三甲基溴化銨 改性的膨潤(rùn)土固體，攪拌2?4h、沉淀分離，反應(yīng)生成的含鎳有機(jī)配合物在分配作用下，插入 膨潤(rùn)土層間，形成含鎳有機(jī)配合物柱撐膨潤(rùn)土；3)將含鎳有機(jī)配合物柱撐膨潤(rùn)土置于管式爐中，在通氮?dú)獾那闆r下，400?550°C焙燒1 ?2h，再將氮?dú)鈸Q為空氣持續(xù)10?40s，之后繼續(xù)通入氮?dú)??4h，然后停止加熱冷卻至室 溫，其中的部分碳氮等元素轉(zhuǎn)化為氣體溢出，形成孔道，得到氧化硅柱撐的膨潤(rùn)土基多孔材 料負(fù)載氧化鎳催化劑。
【文檔編號(hào)】B01J23/755GK106076341SQ201610408059
【公開(kāi)日】2016年11月9日
【申請(qǐng)日】2016年6月12日
【發(fā)明人】彭明國(guó), 葛秋凡, 李志宏
【申請(qǐng)人】常州大學(xué)