[发明专利]一种多孔径分布的金属氧化物复合材料的制备方法

说明书

一种多孔径分布的金属氧化物复合材料的制备方法，涉及金属氧化物复合材料。金属盐或有机金属化合物与正硅酸乙酯在有机溶剂中并在表面活性剂、催化剂作用下反应；加入二氧化碳促进反应；对反应产物进行干燥和焙烧，得到金属氧化物复合材料。制备的多孔径分布的金属氧化物复合材料至少包括1～5nm的孔径分布和5～200nm的孔径分布。通过表面活性剂参与的反应控制反应达到材料的高比表面积，通过二氧化碳促进反应来达到控制反应的孔径，最后通过干燥固定孔从而实现制备得到一种多孔径分布结构的具有高比表面积和高孔径/孔容的氧化物复合材料。该复合材料进一步处理，得到的催化剂表现出很好的催化性能。

技术领域

本发明涉及金属氧化物复合材料，尤其是涉及一种多孔径分布的金属氧化物复合材料的制备方法。

背景技术

金属氧化物在吸附、催化等领域具有很广的应用，尤其是作为吸附、催化材料，要求材料具有较高的比表面积以提供较多的活性位点，同时要求较高的孔径/孔容来降低传质阻力低，提供分离和反应速率。

多孔径分布材料是近年发展起来的一种新型多孔材料。该种材料中含有不同孔径的孔结构。该材料中较大孔允许直径较大的分子进入，可作为物质传输的通道，并具有较小的传质阻力；较小孔可作为物质吸附和反应的场所，提供了所需的活性位点，具有较好的择型能力。多孔径分布材料的这一特性使得其在有大分子参加的吸附分离和催化领域均有很好的应用前景。目前所报道的多孔径分布材料的制备方法主要有溶胶凝胶法(S.Satoshi,Appl.Catal.,A,284(2005)247-251)、水热合成法、微乳液法(N.J.Carroll,Langmuir,25(2009)13540-13544)、微波合成法等方法。

多孔径分布材料的孔道分布特性，符合高比表面和高孔径/孔容这一要求，其中孔径较小的孔可提供大量的活性位点、提高材料比表面；而孔径较大的孔可降低传质阻力、提高材料孔容。同时具备高比表面和高孔径/孔容的多孔径分布的金属氧化物，其在吸附、催化等领域将有着很大的应用潜力(Y.Zhang,Appl.Catal.,A,292(2005)252-258)。

发明内容

本发明的目的在于提供同时具备高比表面积和高孔容的一种多孔径分布的金属氧化物复合材料的制备方法。

本发明包括以下步骤：

1)金属盐或有机金属化合物与正硅酸乙酯在有机溶剂中并在表面活性剂、催化剂作用下反应；

2)加入二氧化碳促进反应；

3)对反应产物进行干燥和焙烧，得到金属氧化物复合材料。

在步骤1)中，所述金属盐或有机金属化合物指含目标金属的盐或有机化合物，如六水氯化镍、钛酸四丁酯；所述溶剂可采用乙醇等；所述表面活性剂可为十六烷基三甲基溴化铵等；所述催化剂可为酸性水溶液等，优选草酸水溶液；所述反应的温度可为25℃。

在步骤2)中，所述加入二氧化碳促进反应的具体方法可向步骤1)反应体系中边搅拌边通入二氧化碳气体，直到一定压力(如7.6MPa)促进反应约一天；所述反应的温度可为40℃左右，反应压力根据需要以加压为优，反应时间以一天为优。

在步骤3)中，所述干燥可向反应体系通入二氧化碳，保持进出气流速一致，并保持在15MPa、60℃的条件下进行反应体系中液体的移除或干燥，持续一定时间，得到干燥产品；所述焙烧可将干燥后的产品于一定温度下(如550℃)焙烧10h。

本发明制备的多孔径分布的金属氧化物复合材料至少包括1～5nm的孔径分布和5～200nm的孔径分布。

本发明通过表面活性剂参与的反应控制反应达到材料的高比表面积，通过二氧化碳促进反应来达到控制反应的孔径，最后通过干燥固定孔从而实现制备得到一种多孔径分布结构的具有高比表面积和高孔径/孔容的氧化物复合材料。该复合材料进一步处理，得到的催化剂表现出很好的催化性能。