[发明专利]一种氧化铈/二维分子筛复合材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种氧化铈/二维分子筛复合材料的制备方法，将氧化铈纳米粒子和二维分子筛原粉，分别分散于丙三醇和水溶液中，在搅拌的条件下，按照CeO₂和二维分子筛(SiO₂)为5:1～1:50的摩尔比例，将上述两种悬浊液混合后，加入溶胀剂和碱，调节溶胀剂和二维分子筛(SiO₂)(1:5～10:1)以及碱和二维分子筛(SiO₂)的比例(1:10～5:1)，在0℃～120℃的温度下，反应0.5h～72h后，将固体离心分离、洗涤、干燥、高温焙烧后得到该复合材料。该材料具有水热稳定性高、比表面积大、孔分布均匀等特点，可用作催化、分离、吸附等材料。

技术领域

本发明属于材料合成技术领域，具体涉及到一种氧化铈/二维分子筛复合材料的制备方法。

背景技术

氧化铈作为一种具有强氧交换能力的催化剂，在氧化反应例如水煤气转化、甲烷耦联以及烷烃的C-H键活化等反应中有着广泛的应用。氧化铈的性能与其形貌、尺寸等密切相关，小尺寸的氧化铈具有更高的比表面积和更多的氧空位而具有更好的催化效果。水热法制备得到的纳米氧化铈具有结晶性好、形貌均一等特点，但是在高温焙烧过程中，纳米氧化铈会进一步团聚，从而大大影响了它的催化性能。分子筛作为一种多孔材料，具有规整的孔道结构和大的比表面积，将氧化铈分散在分子筛上是一条解决其团聚的理想途径，同时，这一方法可以结合分子筛的性质进一步优化氧化铈的催化性能。现有技术制备氧化铈/分子筛复合材料主要利用浸渍法和离子交换法，得到的材料中氧化铈的形貌和尺寸都难以控制。

发明内容

本发明在于提供了一种氧化铈/二维分子筛复合材料的制备方法。该材料具有大的比表面积、规整的孔道结构，同时具有较高的水热稳定性等特点。

本发明的技术方案为：

将氧化铈纳米粒子和二维分子筛原粉，分别分散于丙三醇和水溶液中，在搅拌的条件下，按照CeO₂和二维分子筛(SiO₂)为5:1～1:50的摩尔比例，将上述两种悬浊液混合后，加入溶胀剂和碱，调节溶胀剂和二维分子筛(SiO₂)(1:5～10:1)以及碱和二维分子筛(SiO₂)的摩尔比例(1:10～5:1)，在0℃～120℃的温度下，反应0.5h～72h后，将固体离心分离、洗涤、干燥、高温焙烧后得到该复合材料。该氧化铈/二维分子筛复合材料的制备原理为：在碱的作用下，溶胀剂将二维分子筛的层撑开的同时，氧化铈纳米粒子进入二维分子筛的层间，高温焙烧后氧化铈作为柱子在二维分子筛层间将分子筛层撑开，给分子筛引入介孔的同时，得到了高度分散的氧化铈，避免了它们的聚集，得到了氧化铈/二维分子筛复合材料。

碱的选择对材料的合成有重要的影响。碱性的强弱、碱和溶胀剂以及碱和氧化铈之间的相互作用等，对于二维分子筛层间距的控制、溶胀剂和氧化铈的引入有重要的影响。碱可以为氢氧化钠、氢氧化钾、三甲胺、三乙胺、三丙胺、四甲基氢氧化铵、四乙基氢氧化铵、四丙基氢氧化铵、四丁基氢氧化铵、四丁基氢氧化膦、哌啶、六亚甲基亚胺和两种或多种的混合物。较佳的碱为：四甲基氢氧化铵、四乙基氢氧化铵、四丙基氢氧化铵、四丁基氢氧化铵、四丁基氢氧化膦、六亚甲基亚胺和两种或多种的混合物。最佳的碱为四乙基氢氧化铵、四丙基氢氧化铵、四丁基氢氧化铵和六亚甲基亚胺。

溶胀剂的选择对于二维分子筛的溶胀和层间距的控制有重要的作用。

溶胀剂可以为十二烷基三甲基溴化铵、十四烷基三甲基溴化铵、十六烷基三甲基溴化铵、十八烷基三甲基溴化铵、二十二烷基三甲基溴化铵、双十二烷基二甲基溴化铵和两种或者多种混合物。较佳的溶胀剂为十六烷基三甲基溴化铵、十八烷基三甲基溴化铵、二十二烷基三甲基溴化铵、双十二烷基二甲基溴化铵和两种或者多种混合物。最佳的溶胀剂为十六烷基三甲基溴化铵、十八烷基三甲基溴化铵、二十二烷基三甲基溴化铵和两种或多种的混合物。