一種介孔鐠鋯復(fù)合氧化物及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種介孔鐠鋯復(fù)合氧化物及其制備方法，屬于化學(xué)制備【技術(shù)領(lǐng)域】。該介孔鐠鋯復(fù)合氧化物的分子式為PrXZr1-XO2-d，其中X為0.05~0.95，d為0~0.167，該介孔鐠鋯復(fù)合氧化物表面和內(nèi)部均勻分布介孔結(jié)構(gòu)；本方法通過(guò)將表面活性劑P123或三嵌段共聚物F127與鐠鋯金屬鹽為原料，經(jīng)乙醇溶解，通過(guò)水熱或恒溫恒濕條件處理、干燥、焙燒后獲得具有介孔結(jié)構(gòu)的鐠鋯復(fù)合氧化物。該介孔鐠鋯復(fù)合氧化物具有高比表面積、高活性、高穩(wěn)定性，該制備方法技術(shù)方案較簡(jiǎn)單，易于工業(yè)化推行。
【專利說(shuō)明】一種介孔鐠鋯復(fù)合氧化物及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種介孔鐠鋯復(fù)合氧化物及其制備方法，屬于化學(xué)制備【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002] 介孔材料作為一種新興的材料在光化學(xué)、催化及分離等領(lǐng)域具有十分重要的應(yīng)用，是當(dāng)今研究的熱點(diǎn)之一。介孔材料是一類(lèi)具有均勻孔道，孔徑在疒50nm之間的吸附劑或薄膜類(lèi)物質(zhì)，它們?cè)诰?xì)化工石油及天然氣加工吸附與分離等領(lǐng)域均有廣泛的應(yīng)用。
[0003]介孔材料按材料的組成大致分為兩類(lèi):娃基介孔材料和非娃基介孔材料。娃基介孔材料即構(gòu)成骨架的主要成分是二氧化硅，“硅基”的介孔材料又包括純硅的和摻雜有其它元素的兩類(lèi)介孔材料。非“硅基”介孔材料即骨架組成為非硅的其他氧化物或金屬等介孔材料。金屬氧化物類(lèi)介孔材料具有孔道大小均勻、排列有序、孔徑可調(diào)等特性，因此在眾多領(lǐng)域具有重要應(yīng)用前景:(I)可直接做催化劑或活性組分的載體；(2)化學(xué)分離；(3)儲(chǔ)能材料；(4)氣體吸附等等。
[0004]氧化鐠與氧化鈰相比具有更高的儲(chǔ)氧量，但相關(guān)研究還不是很深入，大都是被用作Ce基材料的摻雜劑。氧化鋯具有較強(qiáng)的高溫穩(wěn)定性，廣泛應(yīng)用于催化材料的添加劑?；谌毕莼瘜W(xué)理論，Zr離子摻雜形成的固溶體可產(chǎn)生更多的氧空位、增強(qiáng)材料的儲(chǔ)氧性能，Pr-Zr復(fù)合氧化物在催化、材料等領(lǐng)域具有無(wú)可比擬的優(yōu)勢(shì)。因此，結(jié)合介孔材料的眾多優(yōu)點(diǎn)，制備一種具有介孔結(jié)構(gòu)的Pr-Zr復(fù)合氧化物是具有重要意義的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題及不足，本發(fā)明提供一種介孔鐠鋯復(fù)合氧化物及其制備方法。該介孔鐠鋯復(fù)合氧化物具有高比表面積、高活性、高穩(wěn)定性，該制備方法技術(shù)方案較簡(jiǎn)單，易于工業(yè)化推行，本發(fā)明通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)。
[0006]一種介孔鐠鋯復(fù)合氧化物，該介孔鐠鋯復(fù)合氧化物的分子式為PrxZivx02_d，其中X為0.05、.95，d為0-0.167，該介孔鐠鋯復(fù)合氧化物表面和內(nèi)部均勻分布介孔結(jié)構(gòu)，介孔的孔徑為3nm~15nm。
[0007]一種上述的介孔鐠鋯復(fù)合氧化物的制備方法，其具體步驟如下:
步驟1:首先將表面活性劑P123或三嵌段共聚物F127溶于無(wú)水乙醇，其中表面活性劑與無(wú)水乙醇的質(zhì)量比為(I~5): (I~16);
步驟2:將鐠、鋯金屬鹽分別加入到與步驟I等量的無(wú)水乙醇中混合均勻，其中加入的金屬總離子與無(wú)水乙醇的摩爾比為1: (I~8)，鐠、鋯金屬鹽的加入量按照鐠、鋯的摩爾比(I~19): (19~I)加入；
步驟3:將步驟I和步驟2得到的溶液在溫度為20°C~60°C條件下攪拌6~24h混合均勻后獲得鐠鋯混合溶液，鐠鋯混合溶液經(jīng)水熱反應(yīng)釜或恒溫恒濕培養(yǎng)箱處理24h~72h獲得鐠鋯處理液，鐠鋯處理液在60V~90°C條件下干燥24~72h得到鐠鋯干燥液；
步驟4:將步驟3得到的鐠鋯干燥液在焙燒溫度為400°C~800°C條件下焙燒2~12h即得到介孔鐠鋯復(fù)合氧化物。
[0008]所述步驟2中鐠、鋯金屬鹽為硝酸鐠、氯化鐠、硝酸鋯、氯化鋯，氧氯化鋯中的鐠金屬鹽、鋯金屬鹽各一種。
[0009]所述步驟(3)中鐠鋯混合溶液在水熱反應(yīng)釜中處理的條件為:控制水熱溫度40°C~70°C。
[0010]所述步驟(3)中鐠鋯混合溶液在恒溫恒濕培養(yǎng)箱中處理的條件為:控制培養(yǎng)箱溫度 30°C~60°C、濕度 40% ~70%。
[0011]上述無(wú)水乙醇為分析醇。
[0012]本發(fā)明的有益效果是:(1)該介孔鐠鋯復(fù)合氧化物具有高比表面積、高活性、高穩(wěn)定性；(2)該制備方法技術(shù)方案較簡(jiǎn)單，易于工業(yè)化推行。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0013]圖1是本發(fā) 明中鐠鋯摩爾比為1:9的介孔鐠鋯復(fù)合氧化物的透射電鏡(TEM)圖； 圖2是本發(fā)明中鐠鋯摩爾比為1:9的介孔鐠鋯復(fù)合氧化物的X射線衍射(XRD)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0014]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0015]實(shí)施例1
該介孔鐠鋯復(fù)合氧化物，該介孔鐠鋯復(fù)合氧化物的分子式為PrxZri_x02_d，其中X為0.05，d為(T0.167，該介孔鐠鋯復(fù)合氧化物表面和內(nèi)部均勻分布介孔結(jié)構(gòu)，介孔的孔徑為3nm~15nm0
[0016]上述的介孔鐠鋯復(fù)合氧化物的制備方法，其具體步驟如下:
步驟1:首先將表面活性劑P123溶于無(wú)水乙醇，其中表面活性劑與無(wú)水乙醇的質(zhì)量比為 1:16 ;
步驟2:將鐠、鋯金屬鹽分別加入到與步驟I等量的無(wú)水乙醇中混合均勻，其中加入的金屬總離子與無(wú)水乙醇的摩爾比為1:8，鐠、鋯金屬鹽的加入量按照鐠、鋯的摩爾比1:19加入，其中鐠金屬鹽為硝酸鐠，鋯金屬鹽為氯化鋯；
步驟3:將步驟I和步驟2得到的溶液在溫度為60°C條件下攪拌24h混合均勻后獲得鐠鋯混合溶液，鐠鋯混合溶液經(jīng)水熱反應(yīng)釜處理72h獲得鐠鋯處理液，鐠鋯處理液在90°C條件下干燥72h得到鐠鋯干燥液，其中鐠鋯混合溶液在水熱反應(yīng)釜中處理的條件為:控制水熱溫度70°C ；
步驟4:將步驟3得到的鐠鋯干燥液在焙燒溫度為800°C條件下焙燒12h即得到介孔鐠鋯復(fù)合氧化物。
[0017]實(shí)施例2
該介孔鐠鋯復(fù)合氧化物，該介孔鐠鋯復(fù)合氧化物的分子式為PrxZri_x02_d，其中X為0.95，d為(T0.167，該介孔鐠鋯復(fù)合氧化物表面和內(nèi)部均勻分布介孔結(jié)構(gòu)，介孔的孔徑為3nm~15nm0
[0018]上述的介孔鐠鋯復(fù)合氧化物的制備方法，其具體步驟如下:
步驟1:首先將表面活性劑三嵌段共聚物F127溶于無(wú)水乙醇，其中表面活性劑與無(wú)水乙醇的質(zhì)量比為5:1 ;
步驟2:將鐠、鋯金屬鹽分別加入到與步驟I等量的無(wú)水乙醇中混合均勻，其中加入的金屬總離子與無(wú)水乙醇的摩爾比為1:1，鐠、鋯金屬鹽的加入量按照鐠、鋯的摩爾比19:1加入，其中鐠金屬鹽為氯化鐠，鋯金屬鹽為硝酸鋯；
步驟3:將步驟I和步驟2得到的溶液在溫度為20°C條件下攪拌6h混合均勻后獲得鐠鋯混合溶液，鐠鋯混合溶液經(jīng)水熱反應(yīng)釜24h獲得鐠鋯處理液，鐠鋯處理液在60°C條件下干燥24h得到鐠鋯干燥液，其中水熱反應(yīng)釜中處理的條件為:控制水熱溫度40°C ；
步驟4:將步驟3得到的鐠鋯干燥液在焙燒溫度為400°C條件下焙燒2h即得到介孔鐠鋯復(fù)合氧化物。
[0019]實(shí)施例3
該介孔鐠鋯復(fù)合氧化物，該介孔鐠鋯復(fù)合氧化物的分子式為PrxZri_x02_d，其中X為0.1，d為(T0.167，該介孔鐠鋯復(fù)合氧化物表面和內(nèi)部均勻分布介孔結(jié)構(gòu)，介孔的孔徑為3nm~15nm0
[0020]上述的介孔鐠鋯復(fù)合氧化物的制備方法，其具體步驟如下:
步驟1:首先將表面活性劑P123溶于無(wú)水乙醇，其中表面活性劑與無(wú)水乙醇的質(zhì)量比為 1:1 ;
步驟2:將鐠、鋯金屬鹽分別加入到與步驟I等量的無(wú)水乙醇中混合均勻，其中加入的金屬總離子與無(wú)水乙醇的 摩爾比為1:4，鐠、鋯金屬鹽的加入量按照鐠、鋯的摩爾比1:9加入，其中鐠金屬鹽為氯化鐠，鋯金屬鹽為氧氯化鋯；
步驟3:將步驟I和步驟2得到的溶液在溫度為40°C條件下攪拌20h混合均勻后獲得鐠鋯混合溶液，鐠鋯混合溶液經(jīng)水熱反應(yīng)釜處理36h獲得鐠鋯處理液，鐠鋯處理液在80°C條件下干燥48h得到鐠鋯干燥液，其中水熱反應(yīng)釜中處理的條件為:控制水熱溫度50°C ；步驟4:將步驟3得到的鐠鋯干燥液在焙燒溫度為600°C條件下焙燒IOh即得到介孔鐠鋯復(fù)合氧化物。
[0021]實(shí)施例4
該介孔鐠鋯復(fù)合氧化物，該介孔鐠鋯復(fù)合氧化物的分子式為PrxZri_x02_d，其中X為0.1，d為(T0.167，該介孔鐠鋯復(fù)合氧化物表面和內(nèi)部均勻分布介孔結(jié)構(gòu)，介孔的孔徑為3nm~5nm。
[0022]上述的介孔鐠鋯復(fù)合氧化物的制備方法，其具體步驟如下:
步驟1:首先將表面活性劑三嵌段共聚F127溶于無(wú)水乙醇，其中表面活性劑與無(wú)水乙醇的質(zhì)量比為1:2 ;
步驟2:將鐠、鋯金屬鹽分別加入到與步驟I等量的無(wú)水乙醇中混合均勻，其中加入的金屬總離子與無(wú)水乙醇的摩爾比為1:2，鐠、鋯金屬鹽的加入量按照鐠、鋯的摩爾比1:9加入，其中鐠金屬鹽為氯化鐠，鋯金屬鹽為氯化鋯；
步驟3:將步驟I和步驟2得到的溶液在溫度為50°C條件下攪拌12h混合均勻后獲得鐠鋯混合溶液，鐠鋯混合溶液經(jīng)恒溫恒濕培養(yǎng)箱處理30h獲得鐠鋯處理液，鐠鋯處理液在70°C條件下干燥48h得到鐠鋯干燥液，其中恒溫恒濕培養(yǎng)箱中處理的條件為:控制培養(yǎng)箱溫度30°C、濕度40%;
步驟4:將步驟3得到的鐠鋯干燥液在焙燒溫度為500°C條件下焙燒3h即得到介孔鐠鋯復(fù)合氧化物。所制得的介孔鐠鋯復(fù)合氧化物的透射電子顯微鏡(--Μ)結(jié)果如圖1所示，介孔結(jié)構(gòu)均勻分布于鐠鋯復(fù)合氧化物的內(nèi)部和表面，介孔直徑3nnT5nm ;所制得的介孔鐠鋯復(fù)合氧化物的X射線衍射(XRD)結(jié)果如圖2所示，所制得的材料呈單一立方晶相，無(wú)單獨(dú)氧化鐠或氧化鋯存在。
[0023]實(shí)施例5
該介孔鐠鋯復(fù)合氧化物，該介孔鐠鋯復(fù)合氧化物的分子式為PrxZri_x02_d，其中X為0.2，d為0-0.167，該介孔鐠鋯復(fù)合氧化物表面和內(nèi)部均勻分布介孔結(jié)構(gòu)，介孔的孔徑為3nm~15nm0
[0024]上述的介孔鐠鋯復(fù)合氧化物的制備方法，其具體步驟如下:
步驟1:首先將表面活性劑P123溶于無(wú)水乙醇，其中表面活性劑與無(wú)水乙醇的質(zhì)量比為 1:5 ；
步驟2:將鐠、鋯金屬鹽分別加入到與步驟I等量的無(wú)水乙醇中混合均勻，其中加入的金屬總離子與無(wú)水乙醇的摩爾比為1:6，鐠、鋯金屬鹽的加入量按照鐠、鋯的摩爾比1:4加入，其中鐠金屬鹽為氯化鐠，鋯金屬鹽為硝酸鋯；
步驟3:將步驟I和步驟2得到的溶液在溫度為40°C條件下攪拌18h混合均勻后獲得鐠鋯混合溶液，鐠鋯混合溶液經(jīng)恒溫恒濕培養(yǎng)箱處理36h獲得鐠鋯處理液，鐠鋯處理液在80°C條件下干燥52h得到鐠鋯干燥液，其中恒溫恒濕培養(yǎng)箱中處理的條件為:控制培養(yǎng)箱溫度60°C、濕度70%;
步驟4:將步驟3得到的鐠鋯干燥液在焙燒溫度為600°C條件下焙燒IOh即得到介孔鐠鋯復(fù)合氧化物。
[0025]實(shí)施例6
該介孔鐠鋯復(fù)合氧化物，該介孔鐠鋯復(fù)合氧化物的分子式為PrxZri_x02_d，其中X為
0.5，d為0-0.167，該介孔鐠鋯復(fù)合氧化物表面和內(nèi)部均勻分布介孔結(jié)構(gòu)，介孔的孔徑為3nm~15nm0
[0026]上述的介孔鐠鋯復(fù)合氧化物的制備方法，其具體步驟如下:
步驟1:首先將表面活性劑P123溶于無(wú)水乙醇，其中表面活性劑與無(wú)水乙醇的質(zhì)量比為 1:2.5 ;
步驟2:將鐠、鋯金屬鹽分別加入到與步驟I等量的無(wú)水乙醇中混合均勻，其中加入的金屬總離子與無(wú)水乙醇的摩爾比為1:3，鐠、鋯金屬鹽的加入量按照鐠、鋯的摩爾比1:1加入，其中鐠金屬鹽為硝酸鐠，鋯金屬鹽為硝酸鋯；
步驟3:將步驟I和步驟2得到的溶液在溫度為35°C條件下攪拌19h混合均勻后獲得鐠鋯混合溶液，鐠鋯混合溶液經(jīng)恒溫恒濕培養(yǎng)箱處理60h獲得鐠鋯處理液，鐠鋯處理液在80°C條件下干燥38h得到鐠鋯干燥液，其中控制培養(yǎng)箱溫度50°C、濕度60% ；
步驟4:將步驟3得到的鐠鋯干燥液在焙燒溫度為600°C條件下焙燒IOh即得到介孔鐠鋯復(fù)合氧化物。
【權(quán)利要求】
1.一種介孔鐠鋯復(fù)合氧化物，其特征在于:該介孔鐠鋯復(fù)合氧化物的分子式為PrxZivxCVd，其中X為0.05、.95，d為0-θ.167，該介孔鐠鋯復(fù)合氧化物表面和內(nèi)部均勻分布介孔結(jié)構(gòu)，介孔的孔徑為3nnTl5nm。
2.一種如權(quán)利要求1所述的介孔鐠鋯復(fù)合氧化物的制備方法，其特征在于具體步驟如下: 步驟1:首先將表面活性劑P123或三嵌段共聚物F127溶于無(wú)水乙醇，其中表面活性劑與無(wú)水乙醇的質(zhì)量比為(I~5): (I~16); 步驟2:將鐠、鋯金屬鹽分別加入到與步驟I等量的無(wú)水乙醇中混合均勻，其中加入的金屬總離子與無(wú)水乙醇的摩爾比為1: (I~8)，鐠、鋯金屬鹽的加入量按照鐠、鋯的摩爾比(I~19): (19~I)加入； 步驟3:將步驟I和步驟2得到的溶液在溫度為20°C~60°C條件下攪拌6~24h混合均勻后獲得鐠鋯混合溶液，鐠鋯混合溶液經(jīng)水熱反應(yīng)釜或恒溫恒濕培養(yǎng)箱處理24h~72h獲得鐠鋯處理液，鐠鋯處理液在60V~90°C條件下干燥24~72h得到鐠鋯干燥液； 步驟4:將步驟3得到的鐠鋯干燥液在焙燒溫度為400°C~800°C條件下焙燒2~12h即得到介孔鐠鋯復(fù)合氧化物。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的介孔鐠鋯復(fù)合氧化物的制備方法，其特征在于:所述步驟2中鐠、鋯金屬鹽為硝酸鐠、氯化鐠、硝酸鋯、氯化鋯，氧氯化鋯中的鐠金屬鹽、鋯金屬鹽各一種。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的任一介孔鐠鋯復(fù)合氧化物的制備方法，其特征在于:所述步驟(3)中鐠鋯混合溶液在水熱反應(yīng)釜中處理的條件為:控制水熱溫度40°C~70°C。
5.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的任一介孔鐠鋯復(fù)合氧化物的制備方法，其特征在于:所述步驟(3)中鐠鋯混合溶液在恒溫恒濕培養(yǎng)箱中處理的條件為:控制培養(yǎng)箱溫度30°C~60°C、濕度 40% ~70%。
【文檔編號(hào)】C04B35/50GK103922740SQ201410108135
【公開(kāi)日】2014年7月16日 申請(qǐng)日期:2014年3月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月24日
【發(fā)明者】李孔齋, 杜云鵬, 王 華, 魏永剛, 祝星 申請(qǐng)人:昆明理工大學(xué)