[发明专利]一种金属氧化物负载的介孔材料及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明属于纳米材料与介孔催化材料领域，更具体地涉及一种金属氧化物负载的介孔材料及其制备方法和应用。

背景技术

根据国际纯粹与应用化学联合会（IUPAC）的规定，介孔材料是指孔径介于2～50nm的一类多孔材料。有序介孔材料是一种特殊的介孔材料，最显著的特点是孔道是按一定规则有序排列，具有以下特点：1）孔道有序排列；2）孔径可调、分布很窄；3）高的比表面积和孔容。有序介孔材料所具有的优异性能使得它在非均相催化、吸附与分离、载体和主客体材料等领域显示出诱人的应用前景。

有序介孔材料具有高的比表面积和孔容，是具有催化活性的杂多酸、胺、过渡金属及贵金属、氧化物等的优良载体。有序介孔材料的孔径较沸石分子筛的孔径大，对大分子的进入及扩散有明显的优势。此外，有序介孔材料具有非常窄的孔径分布范围，为选择催化提供了良好条件。

SBA-15介孔材料具有孔径可调、孔壁厚、水热稳定性高的特点，在许多领域的潜在应用价值已得到大量关注，但由于纯硅基SBA-15在孔壁上缺乏活性中心，这大大限制了它在催化方面的应用前景。关于增加SBA-15的催化活性和孔道表面改性，众多研究已经见诸报端，其中最具代表性的是水热直接合成和后嫁接处理两种典型引入杂原子的方法。如Vinu A和Y.F Han等先后在Chemistry of Materials，Journal of Physical Chemistry B上报到了负载金属氧化物SBA-15的合成。

在现有技术中,有关金属氧化物负载的介孔材料的制备大多采用水热合成或较复杂的后嫁接处理的方法。水热合成法制备的金属氧化物负载的介孔材料其金属氧化物负载量低、金属氧化物分散性较差、对介孔载体的结构影响较大；而一般的后嫁接处理法其步骤比较复杂、金属氧化物容易在介孔孔道内形成团聚。使用这些方法合成的材料其金属氧化物很容易在介孔孔道内形成团聚，这可能导致比表面积、孔容和孔径的减小，对催化性能造成负面的影响。

发明内容

本发明的目的在于提供一种金属氧化物负载的介孔材料及其制备方法和应用，从而解决现有技术中的制备方法所导致的金属氧化物在介孔孔道内团聚的问题。

本发明提供一种金属氧化物负载的介孔材料的制备方法，所述制备方法包括：a）将金属盐与糠醇混合形成金属盐在糠醇中的第一溶液；b）将介孔材料在所述第一溶液中进行浸渍；c）将浸渍后的介孔材料在抽真空条件下放置；d）将放置后的介孔材料在惰性气氛条件下高温碳化；e）将碳化后的介孔材料在有氧气氛条件下高温焙烧。

在步骤a）中，所述金属盐与所述糠醇的质量比为1:2~1:20，优选为1:2~1:10，更优选为1:2.5~1:10，最好为1:5。

在步骤a）中，所述第一溶液中的金属盐选自铁盐、钴盐、钼盐和锰盐及其组合，优选为铁盐。

在步骤a）中，所述金属盐是乙酰丙酮金属盐，例如选自乙酰丙酮铁、乙酰丙酮钴、乙酰丙酮钼和乙酰丙酮锰及其组合，优选为乙酰丙酮铁。

在步骤a）中，所述介孔材料选自SBA-15、MCM-41和KIT-6及其组合，优选为SBA-15。

在步骤b）中，所述介孔材料与所述第一溶液的质量比为1:1.5~1:2.5，优选1:2。

在步骤c）中，所述放置时间为5小时以上，优选为6小时以上。

在步骤c）中，所述惰性气氛为氮气气氛或氩气气氛。

在步骤c）中，所述高温碳化的温度为500-600℃，优选为550℃。如果碳化温度过低，将有可能不能全部碳化。

在步骤d）中，所述高温焙烧的温度为500-600℃，优选为550℃。该具体焙烧温度的选择是经过大量的实验所得到的最佳值范围，确保脱除有机物杂质而没有残留。

本发明还提供一种根据上述制备方法所制备的金属氧化物负载的介孔材料。

本发明还提供一种根据上述的金属氧化物负载的介孔材料在催化烷基化反应或碳碳偶联反应中的应用。

所述的金属氧化物负载的介孔材料在苯的苄基化反应中的应用。