一種納米介孔材料的制備方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明一種納米介孔材料的制備方法，屬于介孔材料合成【技術(shù)領(lǐng)域】。利用尿素、糖類(lèi)和金屬鹽在一定溫度下可形成均勻混合溶液的特性，經(jīng)脫水碳化原位形成多孔碳模板劑，無(wú)需外加表面活性劑或介孔氧化硅模板劑。隨后，高溫氧化除去碳模板劑后可以得到介孔金屬氧化物，再經(jīng)還原后得到介孔金屬材料。通過(guò)改變?cè)吓浔?、反?yīng)時(shí)間和熱處理溫度等條件，能夠制備出大小、晶相、組成同時(shí)可控的納米介孔金屬氧化物或介孔金屬材料。整個(gè)工藝具有操作簡(jiǎn)單、綠色環(huán)保以及成本低廉等優(yōu)點(diǎn)，得到的介孔材料在工業(yè)催化、吸附、水處理和電化學(xué)等諸多方面具有廣闊的應(yīng)用前景。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種納米介孔材料的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明提供了一種納米介孔材料的制備方法，屬于介孔材料合成【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]介孔材料是上世紀(jì)90年代迅速興起的一類(lèi)新型納米結(jié)構(gòu)材料，它一誕生就受到化學(xué)、材料學(xué)與物理學(xué)界研究者的高度重視，并迅速發(fā)展成為跨學(xué)科的研究熱點(diǎn)。國(guó)際純粹和應(yīng)用化學(xué)聯(lián)合會(huì)(IUPAC)規(guī)定，多孔固體材料可劃分為三類(lèi):一是微孔固體(孔徑尺寸小于2 nm), 二是介孔固體(孔徑2-50 nm之間),三是大孔固體(孔徑大于50 nm)。其中，介孔材料是一種孔徑介于微孔與大孔之間的具有較大比表面積和三維孔道結(jié)構(gòu)的新型材料，它的研究和開(kāi)發(fā)對(duì)于理論研究和實(shí)際生產(chǎn)都具有重要意義。
[0003]作為一類(lèi)重要的介孔材料，介孔氧化物具有眾多優(yōu)異特性:孔徑分布均勻，且孔徑尺寸可在較寬范圍變化；介孔形狀多樣，孔壁組成和性質(zhì)可調(diào)控；通過(guò)優(yōu)化合成條件可以得到高熱穩(wěn)定性和水熱穩(wěn)定性；具有很高的比表面積和孔隙率，故在催化、吸附、分離及光、電、磁等許多領(lǐng)域具有潛在的應(yīng)用前景。例如:介孔二氧化硅、氧化鋁等材料具有大的孔徑、高比表面和大孔容，是優(yōu)良的催化劑載體材料，其大尺寸孔道為大尺寸分子的催化反應(yīng)提供了良好的反應(yīng)場(chǎng)所，其良好的可修飾性為很多催化劑提供了固載化的可能性，其高的比表面積為很多本征催化劑材料帶來(lái)了催化性能的明顯提高。作為另一種重要的介孔材料，介孔金屬材料具有比表面積大、光吸收能力強(qiáng)、低溫下熱導(dǎo)性能好等優(yōu)點(diǎn)，特別是介孔金屬由于其特殊的孔結(jié)構(gòu)、量子效應(yīng)及界面耦合效應(yīng)，使其在選擇性吸附與分離、催化劑、光電器件、電極材料和傳感器等領(lǐng)域展現(xiàn)了引人注目的應(yīng)用前景。介孔金屬在催化領(lǐng)域有著更為意義深遠(yuǎn)的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值，其孔徑恰好落在分子尺寸，可以作為分子“微反應(yīng)器”。同時(shí)由于其豐富的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和較大的比表面積，能夠更好地控制反應(yīng)的選擇性和活性，而有望用于手性合成中。
[0004]目前，介孔材料的合成方法大致可以分為兩類(lèi):軟模板法和硬模板法。軟模板法主要是指以表面活性劑或兩親高分子為模板劑，在溶液中利用有機(jī)相和無(wú)機(jī)物種間的界面組裝作用力，通過(guò)納米自組裝技術(shù)來(lái)合成介孔材料。Ying[Wong M S，Ying J Y.etal.{IW.Chemistry of materials 10(8): 2067-2077.]使用長(zhǎng)鏈有機(jī)胺做為模板劑，過(guò)渡金屬的醇鹽做前驅(qū)體，通過(guò)配體-協(xié)助模板劑機(jī)理合成了 一系列的過(guò)渡金屬氧化物。但是，由于很多金屬離子在水溶液里水解沉淀，來(lái)不及與表面活性劑相互作用，同時(shí)在去除表面活性劑和無(wú)機(jī)墻晶化過(guò)程中常伴隨著介孔結(jié)構(gòu)的塌陷。Yamauchi等[Yamauchi, Y.，et al.(2012).Journal of the American Chemical Society 134(11): 5100-5109.]利用溶致液晶為模板劑，采用電化學(xué)方法合成了介孔Pt-Au合金。但是，該方法合成路線較為復(fù)雜，而且在Au組分含量較高時(shí)，液晶結(jié)構(gòu)不再穩(wěn)定，因此不能隨意調(diào)節(jié)Pt和Au兩組分的比例。
[0005]硬模板法的主要過(guò)程是利用預(yù)成型的介孔固體的空穴，內(nèi)浸潰而得到了所要求組分的反介孔結(jié)構(gòu)材料。Laha 等[Laha S C，Ryoo R.Chemical Communications 2003(17): 2138-2139.]利用六方p6mm和立方Ia3d結(jié)構(gòu)的介孔娃為模板,無(wú)機(jī)氯化鋪鹽為前驅(qū)體，成功的合成了熱穩(wěn)定性高的介孔氧化鋪材料。Wang等[Wang, H.，et al.(2011).Journal of the American Chemical Society 133(37): 14526-14529.]利用介孔氧化娃作為模板，經(jīng)過(guò)浸潰Pt鹽然后還原的方法制備了介孔Pt納米材料。在硬模板法合成過(guò)程中，金屬前驅(qū)體需要進(jìn)入到介孔模板的孔道中，因此可能存在前驅(qū)物的孔道占有率低的問(wèn)題，這樣會(huì)導(dǎo)致合成的介孔材料的連續(xù)性較差。此外，以成型的介孔材料為模板劑，成本較高，而且模板劑的脫除也是一個(gè)較為繁瑣的工藝，限制了該方法的大規(guī)模工業(yè)應(yīng)用。
[0006]總而言之，傳統(tǒng)的介孔材料制備方法，由于模板劑成本昂貴，后期處理復(fù)雜，成本高，難以實(shí)現(xiàn)大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)。并且，介孔材料的組分、晶型以及粒徑大小難以得到同時(shí)控制。此外，傳統(tǒng)合成方法由于多方面的限制不能夠廣泛運(yùn)用于各類(lèi)介孔金屬氧化物和金屬材料的制備。因此，提出一種簡(jiǎn)便易行、成本低廉且應(yīng)用范圍廣泛的納米介孔材料制備方法，同時(shí)在合成過(guò)程中能夠控制材料的組成、晶相以及大小，對(duì)于介孔材料的大規(guī)模應(yīng)用顯得至關(guān)重要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的在于利用無(wú)水體系制備納米介孔金屬與金屬氧化物，該方法可廣泛運(yùn)用于眾多金屬單質(zhì)、合金以及金屬氧化物的合成。
[0008]本發(fā)明利用糖類(lèi)、尿素和金屬鹽在一定溫度下形成均勻熔融液體，使得金屬鹽均勻分布在混合液體中。之后，在高溫下使得糖類(lèi)碳化，原位生成碳模板劑，無(wú)需外加表面活性劑或介孔氧化硅模板劑，同時(shí)金屬活性組分均勻分布在碳中。通過(guò)高溫?zé)崽幚沓ツ０鍎┨迹玫郊{米介孔氧化物；或者除去碳模板劑后，通過(guò)高溫還原得到納米介孔金屬材料。
[0009]本發(fā)明的一種納米介孔材料的制備方法，按照下述步驟進(jìn)行:
(a)將糖類(lèi)和尿素按一定比例混合放在容器中，在100-220°C下，攪拌5-30min，使得混合固體完全融化，形成均勻的溶液；
(b)將金屬鹽按照一定比例加入上述混合溶液中，在100-220°C下，攪拌8-30min，使得金屬鹽完全溶解；
(c)將步驟(b)中得到的溶液在120-250°C下處理8-48小時(shí)，使得葡萄糖脫水碳化得到黑褐色固體；該熱處理過(guò)程可在常壓或密閉的反應(yīng)釜中進(jìn)行；
(d)將步驟(c)中得到的黑褐色固體在保護(hù)氣氛圍下，于250-1100°C下處理2-40小時(shí)，使得金屬鹽分解為金屬氧化物或氫氧化物；
(e)將步驟(d)所得到的固體材料在氧化性氛圍下，于450-1100°C下熱處理3-24小時(shí)，得到納米介孔金屬氧化物；
(f)將步驟(e)所得到的納米介孔氧化物在還原性氛圍下，于250-1100°C下熱處理
3-24小時(shí),得到納米金屬/合金材料。
[0010]其中步驟(a)中所述的金屬鹽為金屬硝酸鹽、鹵化物、次氯酸鹽、醋酸鹽、草酸鹽、磷酸鹽或硫酸鹽中的一種或一種以上不同金屬元素的鹽；糖類(lèi)為葡萄糖、果糖、蔗糖和麥芽糖中的一種；葡萄糖與尿素的質(zhì)量比為80: f 1:20。
[0011]步驟(a)中葡萄糖與(b)中金屬鹽的質(zhì)量比為100: f 1:10。
[0012]其中步驟(d)中所述的保護(hù)氣為氮?dú)狻鍤?、氦氣中的一種。[0013]其中步驟(e)中所述的氧化性氣體為氧氣或空氣中的一種。
[0014]其中步驟(f)中所述的還原性氣體為含氫氣或一氧化碳體積分?jǐn)?shù)為59^10%的混合氣，平衡氣為氮?dú)饣驓鍤狻?br> [0015]其中所述的步驟(e)得到的介孔氧化物；可以是單金屬元素氧化物也可以是復(fù)合金屬氧化物，其中單金屬氧化物包括下列元素的氧化物中的一種，而復(fù)合金屬氧化物則包括兩種或兩種以上不同金屬元素的氧化物:Mg、Al、Pb、In、Sn、Sb、Zr、Nb、La、Ce、Ta、Mo、W、Re、T1、V、Cr、Mn、Fe、Co、N1、Cu、Zn、Ag、Pt、Pd、Ir、Ru、Rh、Y、Ba、Sr、La 和 Os。
[0016]其中所述的步驟(f)得到的介孔金屬可以是一種金屬元素的單質(zhì)也可以是兩種及以上不同金屬兀素的合金或金屬間化合物，其中金屬兀素包括Mg、Al、Sc、T1、V、Cr、Mn、Fe、Co、N1、Cu、Zn、Nb、Mo、Pt、Pd、Ru、Os、Rh、Ir、Au、Ag、Pb、In、Sn、Sb、Zr、Nb、La、Ce、Ta、Mo、W 和 Re。
[0017]本發(fā)明涉及的納米介孔材料的制備屬于硬模板法，利用糖類(lèi)碳化后原位生成的多孔碳為模板劑合成介孔金屬氧化物和金屬材料，通過(guò)調(diào)節(jié)糖類(lèi)、尿素和金屬鹽的配比，以及高溫晶化的溫度和時(shí)間，可制備15-1000 nm、單分散性較高、孔道大小均勻可控的納米介孔材料。本合成方法屬于無(wú)水體系，可以避免傳統(tǒng)合成方法由于金屬鹽水解過(guò)快而造成的合成困難，解決傳統(tǒng)方法得到的介孔材料其大小、組成和晶相無(wú)法同時(shí)可控的問(wèn)題。另外，本方法可以針對(duì)大多數(shù)金屬材料和氧化物的制備，具有運(yùn)用范圍廣、合成方法簡(jiǎn)單、污染小、成本低等優(yōu)點(diǎn)，可以解決傳統(tǒng)介孔材料制備方法操作復(fù)雜、成本高和難以工業(yè)化的問(wèn)題，擁有巨大的應(yīng)用前景。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0018]圖1為實(shí)施例2制得的納米介孔MgO-Al2O3的TEM圖。
[0019]圖2為實(shí)施例2制得的納米介孔MgO-Al2O3的XRD圖。
[0020]圖3為實(shí)施例2制得的納米介孔MgO-Al2O3的BET圖。
[0021]圖4為實(shí)施例3制得的金紅石型納米介孔TiO2的TEM圖。
[0022]圖5為實(shí)施例3制得的金紅石型納米介孔TiO2的XRD圖。
[0023]圖6為實(shí)施例3制得的銳鈦礦型納米介孔TiO2的XRD圖。
[0024]
【具體實(shí)施方式】
[0025]下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于此。
[0026]實(shí)驗(yàn)例1:納米介孔氧化物NiO
合成原料:鹿糖、尿素、Ni (NO3) 2.6H20 (硝酸鎳)
(1)稱(chēng)取100 g鹿糖、1 g尿素和1 g Ni (NO3) 2.6H20于一個(gè)100 mL燒杯中，之后將燒杯放置在可加熱的磁力攪拌器中。磁力攪拌器的溫度升至100°C，并持續(xù)攪拌60min直至燒杯中藥品形成均勻熔融液體。
[0027](2)將(1)所述裝有熔融液體樣品的燒杯放進(jìn)120°C烘箱中，反應(yīng)48小時(shí)，得到黑褐色膨松固體。
[0028](3)用研缽將(2)中得到的產(chǎn)物研碎，并放于坩堝中。將反應(yīng)得到的產(chǎn)物在N2保護(hù)下1100°C熱處理2小時(shí)。
[0029](4)將(3)中所述黑色固體在空氣中450°C下焙燒24小時(shí)，得到納米介孔金屬氧化物NiO。XRD測(cè)試顯示表明納米氧化鎳粒徑28nm。改材料可用于超級(jí)電容器，電極材料等領(lǐng)域。
[0030]實(shí)驗(yàn)例2:納米介孔MgO-Al2O3
合成原料:葡萄糖、尿素、Mg(NO3)2.6H20 (硝酸鎂)、A1(N03)3.9H20 (硝酸鋁)
(I)稱(chēng)取 I g葡萄糖、10 g尿素、0.1 g Mg(N03)2.6H2(^P0.1 g Al (NO3)3.9H20于一個(gè) 100mL燒杯中，之后將燒杯放置在可加熱的磁力攪拌器中。磁力攪拌器的溫度升至220°C，并持續(xù)攪拌10 min直至燒杯中藥品形成熔融液體。
[0031](2)將(I)所述裝有熔融液體的燒杯放進(jìn)250°C烘箱中，反應(yīng)I小時(shí)，得到黑褐色膨松固體。
[0032](3)用研缽將(2)中得到的產(chǎn)物研碎，并放于坩堝中。將反應(yīng)得到的產(chǎn)物在N2保護(hù)下于250°C熱處理40小時(shí)，
(4)將(3)中所述黑色固體在空氣中900°C下焙燒7小時(shí)，得到納米介孔Mg0-Al203。
[0033]圖1為納米介孔MgO-Al2O3的TEM圖，圖中可見(jiàn)顆粒中分布的孔道。圖2為納米介孔MgO-Al2O3的XRD圖，證明本方法得當(dāng)?shù)腗gO-Al2O3具有較高的結(jié)晶度。圖3為納米介孔MgO-Al2O3的BET圖，證明了該材料為介孔結(jié)構(gòu)。改材料為兩性催化劑，可用于催化丙酮縮合反應(yīng)等。
[0034]實(shí)驗(yàn)例3:納米介孔TiO2
合成原料:葡萄糖、尿素、TiOSO4 (硫酸氧鈦)
(I)稱(chēng)取5 g葡萄糖和I g尿素于一個(gè)100 mL燒杯中，之后將燒杯放置在可加熱的磁力攪拌器中。磁力攪拌器的溫度升至200°C，并持續(xù)攪拌10 min直至燒杯中藥品形成熔融狀態(tài)。
[0035](2)稱(chēng)量0.2 g TiOSO4并加入(I)中所述熔融液體中，持續(xù)攪拌lOmin，至溶液澄清狀態(tài)。之后將燒杯放進(jìn)200°C烘箱中，反應(yīng)8小時(shí)，得到黑褐色膨松固體。
[0036](3)用研缽將(2)中得到的產(chǎn)物研碎，并放于坩堝中。將反應(yīng)得到的產(chǎn)物在空氣中700°C下焙燒7小時(shí)，得到納米介孔Ti02。圖4為納米介孔TiO2的TEM圖片，圖中可見(jiàn)納米介孔TiO2呈棒狀，內(nèi)部有明顯的孔道。圖5為納米介孔TiO2的XRD譜圖，測(cè)試表明該納米TiO2晶型為金紅石，粒徑為44 nm。
[0037](4)用研缽將(2)中得到的產(chǎn)物研碎，并放于坩堝中。將反應(yīng)得到的產(chǎn)物在空氣中500°C下焙燒5小時(shí)，得到納米介孔Ti02。圖6的XRD測(cè)試表明該納米介孔TiO2晶型為銳鈦礦，粒徑為22 nm。該材料可用于光催化反應(yīng)，重金屬吸附凈化水等領(lǐng)域。
[0038]實(shí)施例4:納米介孔氧化物Nb2O5
合成原料:葡萄糖、尿素、Nb (CO2)2 (草酸鈮)
(I)稱(chēng)取I g葡萄糖和I g尿素于一個(gè)100 mL燒杯中，之后將燒杯放置在可加熱的磁力攪拌器中。磁力攪拌器的溫度升至160°C，并持續(xù)攪拌15 min直至燒杯中藥品形成熔融狀態(tài)。
[0039](2)稱(chēng)取2 g Nb(CO2)2并加入(I)中所述熔融液體中，持續(xù)攪拌15min。之后，將得到的混合液置于含聚四氟乙烯內(nèi)襯的不銹鋼反應(yīng)釜中，于160°C度反應(yīng)，反應(yīng)24h，得到黑褐色膨松固體。
[0040](3)用研缽將(2)中得到的產(chǎn)物研碎，并放于坩堝中。將反應(yīng)得到的產(chǎn)物在N2保護(hù)下于1100°C熱處理3小時(shí)，最后在空氣中500°C下焙燒5小時(shí)，得到納米介孔金屬氧化物Nb2O5的復(fù)合型材料。XRD測(cè)試顯示表明納米氧化鈮粒徑32nm。該材料可用于光催化反應(yīng)
等領(lǐng)域。
[0041]實(shí)驗(yàn)例5:納米介孔Co3O4
合成原料:葡萄糖、尿素、Co(N03)2.6H20 (硝酸鈷)
(I)稱(chēng)取I g葡萄糖和2 g尿素于一個(gè)100 mL燒杯中，之后將燒杯放置在可加熱的磁力攪拌器中。磁力攪拌器的溫度升至140°C，并持續(xù)攪拌25 min直至燒杯中藥品形成熔融狀態(tài)。
[0042](2)將10 g Co(N03)2.6H20加入(1)中所述熔融液體中，持續(xù)攪拌15 min，至溶液澄清狀態(tài)。之后將燒杯放進(jìn)160°C烘箱中，反應(yīng)12小時(shí)，得到黑褐色膨松固體。
[0043](3)用研缽將(2)中得到的產(chǎn)物研碎，并放于坩堝中。將反應(yīng)得到的產(chǎn)物在N2保護(hù)下于550°C熱處理4小時(shí)，最后在空氣中600°C下焙燒8小時(shí)，得到納米介孔Co304。XRD測(cè)試顯示表明納米氧化鈷粒徑為34 nm。
[0044]實(shí)驗(yàn)例6:納米 YBa2Cu3O7
合成原料:葡萄糖、尿素、Y(NO3)3 ? 6H20 (硝酸釔)、Ba(NO3)2 (硝酸鋇)、Cu(NO3)2 ? 3H20(硝酸銅)
(I)稱(chēng)取IOg葡萄糖和5 g尿素于一個(gè)100 mL燒杯中，之后將燒杯放置在可加熱的磁力攪拌器中。磁力攪拌器的溫度升至140°C，并持續(xù)攪拌25 min直至燒杯中藥品形成熔融狀態(tài)。
[0045](2)將 1.28 g Cu (NO3)2.3H20U.32g Ba(NO3)2 和 1.88 gY(NO3) 3 ? 6H20 加入⑴中所述熔融液體中，持續(xù)攪拌20 min,至溶液澄清狀態(tài)。之后將燒杯放進(jìn)160°C烘箱中，反應(yīng)12小時(shí)，得到黑褐色膨松固體。
[0046](3)用研缽將(2)中得到的產(chǎn)物研碎，并放于坩堝中。將反應(yīng)得到的產(chǎn)物在N2保護(hù)下于550°C熱處理4小時(shí)，最后在空氣中900 V下焙燒5小時(shí)，得到納米YBa2Cu3O7。XRD測(cè)試顯示表明納米釔鋇銅氧粒徑為40 nm。該材料可用于制備超導(dǎo)陶瓷材料。
[0047]實(shí)驗(yàn)例7:納米ZnTiO3
合成原料:葡萄糖、尿素、Zn (NO3) 2 ? 6H20 (硝酸鋅)、TiOSO4 (硫酸氧鈦)
(I)稱(chēng)取IOg葡萄糖和5 g尿素于一個(gè)100 mL燒杯中，之后將燒杯放置在可加熱的磁力攪拌器中。磁力攪拌器的溫度升至140°C，并持續(xù)攪拌25 min直至燒杯中藥品形成熔融狀態(tài)。
[0048](2)將0.80 g Zn (NO3) 2.6H20和1.99gTi0S04加入(I)中所述熔融液體中，持續(xù)攪拌20 min，至溶液澄清狀態(tài)。之后將燒杯放進(jìn)160°C烘箱中，反應(yīng)12小時(shí)，得到黑褐色膨松固體。
[0049](3)用研缽將(2)中得到的產(chǎn)物研碎，并放于坩堝中。將反應(yīng)得到的產(chǎn)物在N2保護(hù)下于550°C熱處理4小時(shí)，最后在空氣中800°C下焙燒5小時(shí)，得到納米ZnTi03。XRD測(cè)試顯示表明納米鈦酸鋅粒徑為35 nm。該材料可用于制備微波介質(zhì)陶瓷材料。
[0050]實(shí)驗(yàn)例8:納米介孔金屬Fe 合成原料:纖維素、尿素、Fe(N03)3.9H20 (硝酸鐵)
(1)稱(chēng)取88纖維素和3g尿素于一個(gè)IOOmL燒杯中，之后將燒杯放置在可加熱的磁力攪拌器中。磁力攪拌器的溫度升至140°C，并持續(xù)攪拌15min直至燒杯中藥品形成熔融狀態(tài)。
[0051](2)稱(chēng)取0.4gFe(N03)3.9H20，加入(I)中所述熔融液體中，持續(xù)攪拌15min，直至溶液澄清狀態(tài)。之后將燒杯放進(jìn)180°C烘箱中，反應(yīng)18小時(shí)，得到黑褐色膨松固體。
[0052](3)用研缽將(2)中得到的產(chǎn)物研碎，并放于坩堝中。將反應(yīng)得到的產(chǎn)物在空氣中6000C的條件下熱處理7小時(shí)。最后在350°C，5%H2/N2條件下熱處理24h，得到納米介孔Fe金屬材料。XRD測(cè)試顯示表明納米Fe粒徑為42nm。
[0053]實(shí)驗(yàn)例9:納米介孔合金SnSb
合成原料:葡萄糖、尿素、SnCl2.2H20、SbCl3
(I)稱(chēng)取3 g葡萄糖和I g尿素于一個(gè)100 mL燒杯中，之后將燒杯放置在可加熱的磁力攪拌器中。磁力攪拌器的溫度升至140°C，并持續(xù)攪拌直至燒杯中藥品形成熔融狀態(tài)。
[0054](2)稱(chēng)取0.2 g 311(:12合0.2 g SbCl3加入(I)中所述熔融液體中，持續(xù)攪拌15min，之后將燒杯放進(jìn)180°C烘箱中，反應(yīng)24小時(shí)，得到黑褐色膨松固體。
[0055](3)用研缽將(2)中得到的產(chǎn)物研碎，并放于坩堝中。將反應(yīng)得到的產(chǎn)物在空氣中700°C的條件下熱處理6小時(shí)。最后在1100°C，5%H2/N2條件下熱處理2h，得到納米介孔SnSb合金材料。XRD測(cè)試顯示表明納米SnSb粒徑為45nm。
【權(quán)利要求】
1.一種納米介孔材料的制備方法，其特征在于按照下述步驟進(jìn)行: (a)將糖類(lèi)和尿素按一定比例混合放在容器中，在100-220°C下，攪拌5-30min，使得混合固體完全融化，形成均勻的溶液； (b)將金屬鹽按照一定比例加入上述混合溶液中，在100-220°C下，攪拌8-30min，使得金屬鹽完全溶解； (c)將步驟(b)中得到的溶液在120-250°C下處理1-48小時(shí)，使得葡萄糖脫水碳化得到黑褐色固體；該熱處理過(guò)程可在常壓或密閉的反應(yīng)釜中進(jìn)行； (d)將步驟(c)中得到的黑褐色固體在保護(hù)氣氛圍下，于250-1100°C下處理2-40小時(shí)，使得金屬鹽分解為金屬氧化物或氫氧化物； (e)將步驟(d)所得到的固體材料在氧化性氛圍下，于450-1100°C下熱處理3_24小時(shí)，得到納米介孔金屬氧化物； (f)將步驟(e)所得到的納米介孔氧化物在還原性氛圍下，于350-1100°C下熱處理2-24小時(shí)，得到納米金屬/合金材料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種納米介孔材料的制備方法，其特征在于其中步驟(a)中所述的金屬鹽為金屬硝酸鹽、鹵化物、次氯酸鹽、醋酸鹽、草酸鹽、磷酸鹽或硫酸鹽中的一種或一種以上不同金屬元素的鹽；糖類(lèi)為葡萄糖、果糖、蔗糖、乳糖、麥芽糖、淀粉和糊精中的一種；葡萄糖與尿素的質(zhì)量比為100:廣1:10。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種納米介孔材料的制備方法，其特征在于步驟(a)中葡萄糖與(b)中金屬鹽的質(zhì)量比為100:1~1:10。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種納米介孔材料的制備方法，其特征在于其中步驟(d)中所述的保護(hù)氣為氮?dú)?、氬氣、氦氣中的一種。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種納米介孔材料的制備方法，其特征在于其中步驟(e)中所述的氧化性氣體為氧氣或空氣中的一種。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種納米介孔材料的制備方法，其特征在于其中步驟(f)中所述的還原性氣體為含氫氣或一氧化碳體積分?jǐn)?shù)為10%~80%的混合氣，平衡氣為氮?dú)饣驓鍤狻?br> 7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種納米介孔材料的制備方法，其特征在于其中所述的步驟(e)得到納米介孔金屬氧化物是單金屬元素氧化物或是復(fù)合金屬氧化物，其中單金屬氧化物為下列元素的氧化物中的一種，而復(fù)合金屬氧化物則包括兩種或兩種以上不同金屬元素的氧化物:Mg、Al、Pb、In、Sn、Sb、Zr、Nb、La、Ce、Ta、Mo、W、Re、T1、V、Cr、Mn、Fe、Co、N1、Cu、Zn、Ag、Pt、Pd、Ir、Ru、Rh、Y、Ba、Sr、La 和 Os。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種納米介孔材料的制備方法，其特征在于其中所述的步驟 (f)得到的介孔金屬可以是一種金屬元素的單質(zhì)也可以是兩種及以上不同金屬元素的合金或金屬間化合物，其中金屬元素包括Mg、Al、Sc、T1、V、Cr、Mn、Fe、Co、N1、Cu、Zn、Nb、Mo、Pt、Pd、Ru、Os、Rh、Ir、Au、Ag、Pb、In、Sn、Sb、Zr、Nb、La、Ce、Ta、Mo、W 和 Re。
【文檔編號(hào)】B82Y30/00GK103785859SQ201410047099
【公開(kāi)日】2014年5月14日 申請(qǐng)日期:2014年2月11日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月11日
【發(fā)明者】姜興茂, 陳震, 張耕, 楊鳳麗, 孫龍, 徐運(yùn), 陸偉, 梁帥 申請(qǐng)人:常州大學(xué)