[发明专利]钯和铌掺杂的有机无机杂化SiO2膜的制备方法

权利要求书

1.一种钯和铌掺杂的有机无机杂化SiO₂膜的制备方法，其具体步骤为：

a.Pd,Nb-hybrid SiO₂溶胶的合成

将硅氧烷和低碳醇按体积比为0.1～1:1的比例混合置于冰盐浴中，向其中加入催化剂，将此溶液置于40～90℃的恒温水浴中进行反应1～3小时，得到Hybrid SiO₂溶胶；取出Hybrid SiO₂溶胶放置于冰盐浴中，向其中加入Nb(OC₄H₉)₅的低碳醇溶液，控制[Nb]:硅氧烷的摩尔比为0.1～1.5:1；然后再加入催化剂，继续置于40～90℃的恒温水浴中进行反应1～3小时，得到Nb-hybrid SiO₂溶胶；将钯盐与溶剂混合得钯盐的浓度为2～6mol/L的钯盐混合液，置于20～60℃恒温水浴中反应20～60分钟，再将钯盐溶液与低碳醇在20～60℃恒温水浴中进行混合得到钯盐稀释液，其中钯盐浓度为0.001～0.12mol/L；然后将钯盐稀释液与Nb-hybrid SiO₂溶胶混合反应1～3小时，控制钯盐稀释液与Nb-hybrid SiO₂溶胶的体积比为2～10:1；获得澄清的Pd,Nb-hybrid SiO₂溶胶；

b.涂膜及干燥烧结过程

将上述Pd,Nb-hybrid SiO₂溶胶在载体表面涂膜；将涂覆制膜液的载体干燥；在H₂与惰性气体的混合气氛中，升温至300～600℃的范围内保温1～10小时后自然降温；制得Pd,Nb-hybrid SiO₂气体分离膜。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于步骤a中的硅氧烷为1,2-二（三乙氧基硅基）乙烷或1,2-二（三乙氧基硅基）甲烷；低碳醇为无水乙醇、甲醇或丁醇。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于步骤a中所述的冰盐浴的温度均为-20～0℃。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于步骤a中Nb(OC₄H₉)₅的低碳醇溶液中Nb(OC₄H₉)₅的浓度为0.1～1mol/L。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于步骤a中的催化剂均为HCl、H₂SO₄或HNO₃的水溶液；催化剂浓度均为0.4～1.5mol/L；步骤a中催化剂加入量以[H⁺]:硅氧烷的摩尔比表示，[H⁺]:硅氧烷的摩尔比均为0.01～0.1:1。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于步骤a中的钯盐为PdCl₂、Pd(NO₃)₂或Pd(Acac)₂；溶剂为浓盐酸、浓硝酸或乙酰丙酮。

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于步骤b中的载体为-Al₂O₃膜、ZrO₂膜或TiO₂膜。

8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于步骤b中所述的H₂与惰性气体的混合气氛中H₂与惰性气体的摩尔比为0.1～10:1；步骤b中升温速率为0.2～2℃。