[发明专利]一种介孔多元金属氧化物的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及介孔材料领域，具体涉及一种介孔多元金属氧化物的制备方法。

背景技术

介孔材料(Mesoporous Materials)是指孔径介于2～50nm的多孔材料。因为介孔材料的特殊的结构特点，使其在在催化、光电转换、吸附、分离等方面具有广泛的应用前景，是化学和材料领域研究的热点问题之一。

随着介孔材料研究的深入，人们将目光投向了介孔多元金属氧化物材料。原因是在已经被研究的功能材料中，简单金属氧化物材料所占的比例甚小，相比，绝大多数的功能材料是多元金属氧化物材料。而多元金属氧化物其热稳定性不理想，高温煅烧往往会引起介孔塌陷，而低温却不能有效的消除杂质。使用传统的溶胶-凝胶法和表面活性剂如LAHC、CTAB、CTAC来制作介孔SrTiO₃其比表面积仅为30m²/g。

法国Sanchez组通过采用一种特殊的表面活性剂(KLE3739)获得了比表面积100m²/g的介孔SrTiO₃，MgTa₂O₆，Co_xTi_1-xO_2-x薄膜。KLE3739表面活性剂在溶剂蒸发过程中可以快速形成介孔相，并使金属离子螯合在表面活性剂上，从而防止相分离问题的产生。但是KLE3739表面活性剂价格高，还没有被广泛应用，且该表面活性剂是否具有普遍适用性还有待证明。

发明内容

本发明针对现有技术不足，提供一种介孔多元金属氧化物的制备方法，以无机物作为造孔剂，在溶胶凝胶方法的基础上利用无机物进行原位造孔，可以防止介孔多元金属氧化物在焙烧过程中孔壁过度结晶导致孔道坍塌，通过该方法合成的介孔多元金属氧化物其比表面积达到200m²/g，具有高的光催化活性，可以在波长大于300nm的光照射下快速降解有机物。

本发明采用的技术方案为：

一种介孔多元金属氧化物的制备方法，所述多元金属氧化物的代表式为AxByOz，A、B为金属元素，具体步骤为：

1)将含A元素前驱物溶解在溶液C中，含B元素前驱物溶解在溶液D中，将两种溶液混合得混合液E；

2)向混合液E中加入螯合剂或表面活性剂，搅拌得到溶液F；

3)将溶液F在一定温度下蒸干得到固体混合物；

4)将固体混合物在温度为300-1400℃下焙烧1-20小时；

5)将焙烧后的样品通过酸洗和/或碱洗提取目标产物介孔多元金属氧化物AxByOz；

所述A金属元素为Ag、Be、Mg、Ca、Sr、Hf、Ba、La、Co、Ni、Cu、Fe、Pb、In、Tl、Al、Bi、Ru、W或Si；

所述B金属元素为Ti、Cr、V、Ta、Nb、Zr、Hf、W、Mo、Mg、La、Co、Ni、Cu、Fe、Pb、In、Tl、Al、Bi、Ru或Si；

所述的制备方法，所述A金属元素为Ba，B金属元素为Ti。

所述的制备方法，所述A金属元素为Sr，B金属元素为Ti。

所述的制备方法，所述步骤1)中A元素的物质的量与步骤5)中介孔多元金属氧化物AxByOz中A元素的物质的量比值为1-5。

所述的制备方法，所述步骤1)中B元素的物质的量与步骤5)介孔多元金属氧化物AxByOz中B元素的物质的量比值为1-5。

所述的制备方法，所述步骤2)中表面活性剂为P123，柠檬酸。

所述的制备方法，所述步骤3)中将溶液F在40-100℃下蒸干。

所述的制备方法，所述步骤4)将固体混合物在温度为400-600℃下焙烧3-5小时。

本发明具有以下有益效果：

本发明以湿化学方法为基础，有目的地将某一种过量金属元素以超过化学计量比的方式加入。溶剂蒸发后，过量的金属盐析出并均匀分布在干凝胶样品中。根据晶体生长理论可知，当样品在较高的温度下焙烧时，目标介孔孔壁晶体生长时，过量的金属氧化物将和目标介孔孔壁晶体相互聚集且交织连接，从而扮演造孔剂的角色。过量的金属盐在孔壁结晶的过程中起到非常重要的角色：在晶粒之间形成散射层，阻止晶粒的生长，稳定目标介孔结构。最后，通过酸洗等方法除掉过量的金属盐得到目标的介孔结构。