一種多孔材料負載氧化鎳催化劑的制備方法
【專利摘要】本發明公開一種多孔材料負載氧化鎳催化劑的制備方法。依次包括如下步驟：將膨潤土加入到八烷基三甲基溴化銨溶液中，在恒溫攪拌、老化、離心分離，得到八烷基三甲基溴化銨改性的膨潤土固體；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土固體，攪拌、沉淀分離，形成含鎳有機配合物柱撐膨潤土；含產物置于管式爐中，在通氮氣的情況下，焙燒，再通入空氣，最后繼續通氮氣，然后停止加熱冷卻至室溫，得到氧化硅柱撐的膨潤土基多孔材料負載氧化鎳催化劑。該材料中的氧化鎳均勻分布于三維孔道的孔壁上，對反應物有較好的吸附和催化效果。
【專利說明】
一種多孔材料負載氧化鎳催化劑的制備方法
技術領域
[0001]本發明涉及一種多孔材料負載氧化鎳催化劑的制備方法，屬于催化材料制備領域。【背景技術】
[0002]過渡金屬氧化物大多具有優良的電學和光學特性，也具有優異的催化性能。納米氧化鎳是一種重要的功能材料，由于尺寸與形貌的獨特性，其在涂飾、催化、電容電極、光吸收、氣敏傳感等工業領域中都有著重要的應用。根據對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、納米纖維、納米片。但納米材料在使用的過程中有其固有的缺點即:易團聚，因此需要將其負載于載體表面以獲得最佳的使用效果。
[0003]氧化鎳催化劑應用較廣，在催化氧化一些難降解的污染物方面也有較好的應用前景，比如:在室溫下催化氧化甲醛、催化氧化環己烷等有機物。但沒有合適的載體，氧化鎳的用量大，效率低;有研究用碳納米管或Y -Al2〇3，但這些材料價格相對昂貴。
[0004]膨潤土是以蒙脫石(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，由兩個硅氧四面體中間夾一個鋁(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，這些納米片層團聚在一起，形成幾百納米到幾微米的粘土顆粒。膨潤土有很強的陽離子交換能力，在一定的物理-化學條件下，Ca2+、 Mg2+、Na+、K+、Fe2+、CU2+等可相互交換。該材料便宜廉價，在中國的儲量排世界第一，是一種比較好的載體材料。
【發明內容】
[0005]本發明的目的是為克服現有技術載體價格高、活性低等不足，提供一種多孔材料負載氧化鎳催化劑的制備方法。
[0006]本發明采用的技術方案是依次包括如下步驟:
[0007] 1)按照每克膨潤土對應0.5?0.8mmol八烷基三甲基溴化銨的量，將過20-50目篩的膨潤土加入到質量百分比濃度為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6?8h，加入八烷基三甲基溴化銨改性的膨潤土固體，攪拌2?4h、沉淀分離，反應生成的含鎳有機配合物在分配作用下，插入膨潤土層間，形成含鎳有機配合物柱撐膨潤土；
[0009] 3)將含鎳有機配合物柱撐膨潤土置于管式爐中，在通氮氣的情況下，400?550°C 焙燒1?2h，再將氮氣換為空氣持續10?40s，之后繼續通入氮氣3?4h，然后停止加熱冷卻至室溫，其中的部分碳氮等元素轉化為氣體溢出，形成孔道，得到氧化硅柱撐的膨潤土基多孔材料負載氧化鎳催化劑。
[0010]本發明的優點是:
[0011](1)將鎳離子和有機物形成配合物，再利用有機膨潤土對有機物的吸附效應，將鎳元素均勻分布于膨潤土層間。
[0012](2)將含硅有機物和鎳原子配合，插入膨潤土層間，再經過高溫煅燒，去除部分碳元素，留下碳和硅等元素，形成多孔材料，保留的碳質可以提高氧化鎳的導電子能力。[0〇13]⑶利用膨潤土層狀結構，在膨潤土層間插入娃元素，經過煅燒之后，娃元素形成氧化硅和負載的氧化鎳一起形成柱撐，使整個結構為三維立體孔道結構。【具體實施方式】
[0014]以下進一步提供本發明的3個實施例:
[0015]實施例1[〇〇16] 按照每克膨潤土對應0.8mmol八烷基三甲基溴化銨的量，將過50目篩的膨潤土加入到質量百分比濃度為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8h，加入八烷基三甲基溴化銨改性的膨潤土固體，攪拌4h、沉淀分離， 反應生成的含鎳有機配合物在分配作用下，插入膨潤土層間，形成含鎳有機配合物柱撐膨潤土;將含鎳有機配合物柱撐膨潤土置于管式爐中，在通氮氣的情況下，400°C焙燒2h，再將氮氣換為空氣持續l〇s，之后繼續通入氮氣3h，然后停止加熱冷卻至室溫，其中的部分碳氮等元素轉化為氣體溢出，形成孔道，得到氧化硅柱撐的膨潤土基多孔材料負載氧化鎳催化劑。[0〇17]采用U形管(內徑4mm)連續流動反應評價裝置，稱量100mg合成得到的膨潤土基多孔材料負載氧化鎳催化劑放置管中，調節空氣的流速為20mL/min，空氣流動帶動甲醛氣體進入U形管反應器中，每小時流過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] 實施例2[〇〇19] 按照每克膨潤土對應0.5mmol八烷基三甲基溴化銨的量，將過20目篩的膨潤土加入到質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6h，加入八烷基三甲基溴化銨改性的膨潤土固體，攪拌2h、沉淀分離，反應生成的含鎳有機配合物在分配作用下，插入膨潤土層間，形成含鎳有機配合物柱撐膨潤土;將含鎳有機配合物柱撐膨潤土置于管式爐中，在通氮氣的情況下，550°C焙燒lh，再將氮氣換為空氣持續40s，之后繼續通入氮氣4h，然后停止加熱冷卻至室溫，其中的部分碳氮等元素轉化為氣體溢出，形成孔道，得到氧化硅柱撐的膨潤土基多孔材料負載氧化鎳催化劑。
[0020]采用U形管(內徑4mm)連續流動反應評價裝置，稱量100mg合成得到的膨潤土基多孔材料負載氧化鎳催化劑放置管中，調節空氣的流速為20mL/min，空氣流動帶動甲醛氣體進入U形管反應器中，每小時流過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] 實施例3[〇〇22] 按照每克膨潤土對應0.6mmol八烷基三甲基溴化銨的量，將過30目篩的膨潤土加入到質量百分比濃度為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8h，加入八烷基三甲基溴化銨改性的膨潤土固體，攪拌3h、沉淀分離， 反應生成的含鎳有機配合物在分配作用下，插入膨潤土層間，形成含鎳有機配合物柱撐膨潤土;將含鎳有機配合物柱撐膨潤土置于管式爐中，在通氮氣的情況下，500°C焙燒2h，再將氮氣換為空氣持續30s，之后繼續通入氮氣4h，然后停止加熱冷卻至室溫，其中的部分碳氮等元素轉化為氣體溢出，形成孔道，得到氧化硅柱撐的膨潤土基多孔材料負載氧化鎳催化劑。[〇〇23]采用U形管(內徑4mm)連續流動反應評價裝置，稱量100mg合成得到的膨潤土基多孔材料負載氧化鎳催化劑放置管中，調節空氣的流速為20mL/min，空氣流動帶動甲醛氣體進入U形管反應器中，每小時流過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%。
【主權項】
1.一種多孔材料負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)按照每克膨潤土對應0.5?0.8mmol八烷基三甲基溴化銨的量，將過20-50目篩的膨 潤土加入到質量百分比濃度為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6?8h，加入八烷基三甲基溴化銨 改性的膨潤土固體，攪拌2?4h、沉淀分離，反應生成的含鎳有機配合物在分配作用下，插入 膨潤土層間，形成含鎳有機配合物柱撐膨潤土；3)將含鎳有機配合物柱撐膨潤土置于管式爐中，在通氮氣的情況下，400?550°C焙燒1 ?2h，再將氮氣換為空氣持續10?40s，之后繼續通入氮氣3?4h，然后停止加熱冷卻至室 溫，其中的部分碳氮等元素轉化為氣體溢出，形成孔道，得到氧化硅柱撐的膨潤土基多孔材 料負載氧化鎳催化劑。
【文檔編號】B01J23/755GK106076341SQ201610408059
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年6月12日
【發明人】彭明國, 葛秋凡, 李志宏
【申請人】常州大學