一種常溫下制備負(fù)載金屬催化劑的多孔二氧化硅微球的新方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種常溫下制備負(fù)載金屬催化劑的多孔二氧化硅微球的新方法，具體涉及通過原位溶膠-凝膠法制備負(fù)載金屬催化劑的多孔二氧化硅微球。
【背景技術(shù)】
[0002]我國是一個(gè)水稻大國，每年稻殼的產(chǎn)量有數(shù)億噸，常規(guī)的方法一般都是作為廢棄物，不僅造成了資源的浪費(fèi)，而且還會(huì)產(chǎn)生一系列的環(huán)境污染問題。稻殼中含有20%左右的無定形二氧化硅，稻殼中的二氧化硅是經(jīng)過生物提純不含有害雜質(zhì)，適用于食品、牙膏、化妝品，醫(yī)藥等工業(yè)的需求，市場潛力巨大。如果能以稻殼為原料生產(chǎn)高純度的多孔二氧化硅，則既可解決稻殼對環(huán)境的污染問題，還能帶來可觀的經(jīng)濟(jì)效益。Si02材料因具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性、絕緣性，與硅半導(dǎo)體材料有良好的結(jié)合界面，并且廉價(jià)易得，因此，在催化劑載體、介質(zhì)層、窗口材料及硅基光電子材料等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。多孔二氧化硅因其具有較大的比表面積、較窄的孔徑分布和可以調(diào)變的孔徑，增大催化劑的接觸面積，加快反應(yīng)速率，因此作為各種金屬固定化的載體具有良好的發(fā)展前景。
[0003]專利CN98101479.8二氧化硅負(fù)載雜多酸催化劑、其制備及應(yīng)用，其制備方法為:將雜多酸溶液與超細(xì)二氧化硅混合，充分捏合至形成均勻的溶膠，由于二氧化硅的觸變性能，停止捏合時(shí)即自動(dòng)轉(zhuǎn)態(tài)形成均勻的凍膠，然后將此凍膠晾干、干燥、焙燒、粉碎。該催化劑具有活性高、選擇性高及壽命長的特點(diǎn)，適用于芳烴與c2?c2Q烯烴的烷基化反應(yīng)。專利CN104003410A—種單分散二氧化硅微球的制備方法，其采用季銨鹽為相轉(zhuǎn)移催化劑，氨水為催化劑，正硅酸酯為硅源，通過兩相法合成所述二氧化硅微球。采用上述方案，本發(fā)明采用界面法結(jié)合液液相界面反應(yīng)、相轉(zhuǎn)移反應(yīng)，催化反應(yīng)機(jī)理合成二氧化硅微球，提供了納米級(jí)二氧化硅的制造新工藝，制備得到的納米級(jí)二氧化硅微球具有較好的均一性。專利CN104003408A—種連續(xù)式可控的單分散二氧化硅微球的制備方法，該工藝包括成核步驟、生長步驟、分離步驟。該工藝可實(shí)現(xiàn)高球形度、窄粒徑分布的單分散二氧化硅微球批量制備，本發(fā)明在二氧化硅微球種子的成核環(huán)節(jié)，反應(yīng)體系為沸騰體系，強(qiáng)對流狀態(tài)下傳熱、傳質(zhì)好，可以均相快速成核，并且可解決現(xiàn)有技術(shù)的團(tuán)聚問題，反應(yīng)時(shí)間短，并且得到粒徑分布更窄的單分散微球種子。本發(fā)明米用一步生長或者多步生長，把成核和生長階段分開，可以得到球形度高、粒徑可控的單分散二氧化硅微球，且粒徑分布偏差小于2%，性能更優(yōu)。并且可根據(jù)實(shí)際需要，得到20?lOOOOnm單分散二氧化硅微球的各種粒徑大小的二氧化硅微球，可克服現(xiàn)有技術(shù)的諸多不足。專利CN201410061101.X納米銀負(fù)載多孔二氧化硅的制備方法，制備方法包括以下步驟:1)以氨基丙基三乙氧基硅烷作為改性劑，采用無水乙醇作為改性溶劑，對所述階層多孔二氧化硅進(jìn)行改性;2)負(fù)載:將硝酸銀溶解到作為還原劑的乙二醇中，磁力攪拌，得硝酸銀的乙二醇溶液;將步驟2)所得的改性后階層多孔二氧化硅先用去離子水清洗，然后放入上述硝酸銀的乙二醇溶液中于35?45°C的烘箱負(fù)載48?72小時(shí)；由于乙二醇作為還原劑還原硝酸銀，形成納米級(jí)銀顆粒;所形成的納米級(jí)銀顆粒負(fù)載至改性后階層多孔二氧化硅;3)將步驟2)所得物清洗后干燥;得納米銀負(fù)載多孔二氧化硅。
[0004]以上專利中，大部分專利主要的硅原是正硅酸酯，而本發(fā)明主要是利用稻殼中的二氧化硅作為原料，常溫下以木質(zhì)素和聚乙二醇的協(xié)同作用對二氧化硅微球進(jìn)行造孔，進(jìn)而負(fù)載金屬催化劑，研究其在電化學(xué)方面的應(yīng)用，對于這方面的研究未見報(bào)道過。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明所提供的實(shí)驗(yàn)方案是:
[0006]首先利用堿液對稻殼進(jìn)行液化，然后將稻殼分離的濾液、無水乙醇、蒸餾水按一定比例放入燒杯中，在室溫下用2mol/L的鹽酸溶液對濾液進(jìn)行滴定，一邊攪拌一邊滴定，直到溶液的pH達(dá)到9時(shí)，向其中加入無水乙醇溶解的聚乙二醇，聚乙二醇的量是稻殼中二氧化硅質(zhì)量的0?30%，反應(yīng)2h后繼續(xù)用酸溶液對濾液進(jìn)行滴定，使溶液的pH達(dá)到3，之后加入金屬鹽溶液，金屬鹽的質(zhì)量是稻殼中二氧化硅的質(zhì)量的0?20 %，繼續(xù)反應(yīng)3h，沉淀出負(fù)載金屬催化劑的二氧化硅復(fù)合物，然后固液分離，干燥即可得到均勻的負(fù)載金屬催化劑的二氧化硅復(fù)合材料，在一定的溫度下煅燒，即可得到負(fù)載金屬催化劑的多孔二氧化硅微球。
[0007]為更好理解本發(fā)明，下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步地詳細(xì)說明，但是本發(fā)明要求保護(hù)的范圍并不局限于實(shí)施例表示的范圍。
[0008]實(shí)施例1:首先利用堿液對稻殼進(jìn)行液化，然后將稻殼分離的濾液、無水乙醇、蒸餾水按2:1: 1體積比例放入燒杯中，在室溫下用2mol/L的鹽酸溶液對濾液進(jìn)行滴定，一邊攪拌一邊滴定，直到溶液的pH達(dá)到9時(shí)，向其中加入無水乙醇溶解的聚乙二醇，聚乙二醇的量是稻殼中二氧化硅質(zhì)量的20%，反應(yīng)2h后繼續(xù)用酸溶液對濾液進(jìn)行滴定，使溶液的pH達(dá)到3，之后加入2mol/L的AgN03鹽溶液，AgN03的質(zhì)量是稻殼中二氧化硅的質(zhì)量的10%，繼續(xù)反應(yīng)3h，沉淀出負(fù)載金屬銀的二氧化硅復(fù)合物，然后固液分離，干燥即可得到均勻的負(fù)載金屬銀催化劑的二氧化硅復(fù)合材料，在500°C的溫度下煅燒，即可得到負(fù)載金屬銀催化劑的多孔二氧化硅微球。
[0009]實(shí)施例2:改變金屬鹽為Pd(N03)2，其他步驟同實(shí)施例1，得到負(fù)載金屬鈀催化劑的多孔二氧化娃微球。
[0010]實(shí)施例3:改變金屬鹽為CUS04，其他步驟同實(shí)施例1，得到負(fù)載金屬銅催化劑的多孔二氧化娃微球。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種常溫下制備負(fù)載金屬催化劑的多孔二氧化硅微球的新方法，具體步驟如下: 首先利用堿液對稻殼進(jìn)行液化，然后將稻殼分離的濾液、無水乙醇、蒸餾水按一定比例放入燒杯中，在室溫下用2mol/L的鹽酸溶液對濾液進(jìn)行滴定，一邊攪拌一邊滴定，直到溶液的pH達(dá)到9時(shí)，向其中加入無水乙醇溶解的聚乙二醇，聚乙二醇的質(zhì)量是稻殼中二氧化硅質(zhì)量的0?30%，反應(yīng)2h后繼續(xù)用酸溶液對濾液進(jìn)行滴定，使溶液的pH達(dá)到3，之后加入金屬鹽溶液，金屬鹽的質(zhì)量是稻殼中二氧化硅的質(zhì)量的0?20 %，繼續(xù)反應(yīng)3h，沉淀出負(fù)載金屬催化劑的二氧化硅復(fù)合物，然后固液分離，干燥即可得到均勻的負(fù)載金屬催化劑的二氧化硅復(fù)合材料，在一定的溫度下煅燒，即可得到負(fù)載金屬催化劑的多孔二氧化硅微球。2.—種如權(quán)利要求1所述的一種常溫下制備負(fù)載金屬催化劑的多孔二氧化硅微球的新方法，其特征在于:金屬鹽可以是HAuCl4、AgN03、CuS04、Pd(N03)2等。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種常溫下制備負(fù)載金屬催化劑的多孔二氧化硅微球的新方法。多孔二氧化硅因其具有較大的比表面積、較窄的孔徑分布和可以調(diào)變的孔徑，增大催化劑的接觸面積，加快反應(yīng)速率，因此作為各種金屬固定化的載體具有良好的發(fā)展前景。本發(fā)明主要以稻殼為原料，常溫下采用溶膠凝膠法制備負(fù)載金屬催化劑的多孔二氧化硅微球，整個(gè)制備方法流程簡單，原料廉價(jià)易得，同時(shí)可以顯著降低成本。
【IPC分類】B01J23/44, B01J35/10, B01J23/50, B01J23/72
【公開號(hào)】CN105457630
【申請?zhí)枴緾N201510815072
【發(fā)明人】曲玉寧, 王志宏, 劉家良, 魏偉
【申請人】天津工業(yè)大學(xué)
【公開日】2016年4月6日
【申請日】2015年11月20日