[发明专利]一种含钴介孔氧化硅纳米球催化剂及其制备方法与应用

权利要求书

1.一种含钴介孔氧化硅纳米球催化剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)制备三乙醇胺溶液：将三乙醇胺溶于水中，搅拌，得到三乙醇胺溶液；

(2)加入模板剂和结构导向剂：将模板剂加入步骤(1)所述三乙醇胺溶液中，再加入结构导向剂，搅拌；

(3)加入硅源：将硅源加入步骤(2)所得溶液中，继续搅拌；

(4)沉降与晶化：将步骤(3)所得溶液放入反应釜中反应，反应完成后，进行后处理，得到树枝状介孔氧化硅纳米球载体；

(5)介孔氧化硅纳米球功能化：将步骤(4)所得树枝状介孔氧化硅纳米球载体放入乙醇中分散均匀，再加入功能剂，进行搅拌反应；

(6)后续处理：将步骤(5)中得到的悬浊液经后续处理，得到氨基化树枝状介孔氧化硅纳米球催化剂；

(7)活性组分钴的掺杂：将步骤(6)所得氨基化树枝状介孔氧化硅纳米球催化剂放入水中分散均匀，再加入柠檬酸钠和钴源，进行搅拌反应，然后经后处理，得到含钴介孔二氧化硅纳米球催化剂。

2.根据权利要求1所述的含钴介孔氧化硅纳米球催化剂的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，三乙醇胺与水的质量之比为0.5-2:100-500；

步骤(2)中，所述模板剂、水杨酸钠与三乙醇胺三者的质量之比为2-6:1-5:0.5-2；加入模板剂完全溶解后，再加入结构导向剂，连续搅拌1-3h；

所述模板剂为十六烷基三甲基溴化铵离子型表面活性剂，所述结构导向剂为水杨酸钠。

3.根据权利要求1所述的含钴介孔氧化硅纳米球催化剂的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，所述硅源与三乙醇胺质量之比为40-90:0.5-2，加入硅源后，连续搅拌1-6h；所述硅源为正硅酸四乙酯。

4.根据权利要求1所述的含钴介孔氧化硅纳米球催化剂的制备方法，其特征在于，步骤(4)中，所述反应釜为具有聚四氟乙烯内衬的晶化反应釜，在60-120℃下进行反应2-24h；

所述后处理包括依次进行的冷却、抽滤、洗涤、干燥和焙烧，所述干燥的温度为60-100℃，所述干燥的时间为6-16h，所述焙烧的温度为500-600℃，所述焙烧的时间为4-8h，所述焙烧的升温速率控制为1-2℃/min。

5.根据权利要求1所述的含钴介孔氧化硅纳米球催化剂的制备方法，其特征在于，步骤(5)中，所述树枝状介孔氧化硅纳米球载体与乙醇的质量之比为2-8:10-500；所述功能剂为3-氨基丙基三乙氧基硅烷；

所述功能剂与所述树枝状介孔氧化硅纳米球载体的质量之比为1-7:2-8；

搅拌反应时间为6-24h。

6.根据权利要求1所述的含钴介孔氧化硅纳米球催化剂的制备方法，其特征在于，步骤(6)中，所述后续处理包括依次进行的冷却、离心、乙醇和去离子水相继洗涤、干燥；

所述干燥温度为50-80℃，所述干燥时间为8-18h。

7.根据权利要求1所述的含钴介孔氧化硅纳米球催化剂的制备方法，其特征在于，步骤(7)中，所述氨基化树枝状介孔氧化硅纳米球催化剂与水的质量之比为1-6:200-600；所述柠檬酸钠、钴源、氨基化树枝状介孔氧化硅纳米球催化剂三者的质量之比为0.2-2:1-10:1-6；

所述搅拌的时间8-16h；

所述钴源为六水合氯化钴。

8.根据权利要求1所述的含钴介孔氧化硅纳米球催化剂的制备方法，其特征在于，步骤(7)中，所述后处理包括依次进行的离心、去离子水洗涤、干燥、焙烧；所述干燥的温度为50-90℃，所述干燥的时间为6-16h，所述焙烧的温度为300-550℃，所述焙烧的时间为3-8h，所述焙烧的升温速率控制为1-2℃/min；

步骤(6)和步骤(7)中，所述离心速度为7000-12000r/min，离心时间为5-20min，离心周期为1-5次。

9.权利要求1-8任一项所述方法制备得到的含钴介孔氧化硅纳米球催化剂。

10.权利要求1-8任一项所述方法制备得到的含钴介孔氧化硅纳米球催化剂在催化氧化去除甲苯中的应用。