一种分等级孔复合金属氧化物的制备方法技术

一种分等级孔复合金属氧化物的制备方法,属于无机材料合成领域，涉及一种多孔材料的合成方法。具体步骤：可溶性镁盐溶解到水‑多元醇混合溶液中，直接高温处理，得到多孔氧化镁。将多孔氧化镁分散到水中，加入三价金属盐调整溶液中二价金属离子和三价金属离子比例，高温处理制得多孔材料。本发明专利技术的产物利用范围广，合成工艺简化，具有优良的孔结构及较大的比表面积，在吸附、催化、电化学等方面都具有广阔的应用前景。

Preparation method of composite metal oxide with hierarchical holes

The invention relates to a preparation method of graded porous composite metal oxides, belonging to the field of inorganic material synthesis, and relates to a synthesis method of porous materials. Specific steps: Soluble magnesium salt dissolves into the mixed solution of water and polyols, and is directly treated at high temperature to obtain porous magnesium oxide. Porous materials were prepared by dispersing porous magnesium oxide into water and adding trivalent metal salts to adjust the ratio of divalent and trivalent metal ions in the solution. The product of the invention has wide application range, simplified synthesis process, excellent pore structure and large specific surface area, and has broad application prospect in adsorption, catalysis, electrochemistry, etc.

【技术实现步骤摘要】
一种分等级孔复合金属氧化物的制备方法
本专利技术属于无机材料合成领域，涉及一种分等级孔复合金属氧化物的制备方法。
技术介绍
一种高比表面积、具有分等级孔复合金属氧化物因其在吸附、电、磁、催化、能量存储与转化等领域具有广泛用途，成为了学术界关注的热点。复合金属氧化物首先要实现不同金属原子的有序组合是制备该类化合物的需要解决的首要问题，将不同金属原子制备成类水滑石类化合物作为前驱体，是解决该问题的常规技术方法。进一步煅烧获得相应的复合金属氧化物。水滑石是一种具有层状结构的材料，层状结构由层板和层间阴离子构成，层板是由紧密相连的八面体构成，八面体中心被二价或三价金属离子占据，八面体顶点由氢氧根组成，层间存在阴离子。由于水滑石表面存在大量非架桥羟基，颗粒在干燥过程中容易通过氢键作用结合在一起，分散性变差。获得的水滑石通常是块状结构，比表面积小。此外当焙烧温度高于600摄氏度时，水滑石会转变为尖晶石相，从而导致形成材料的比表面积降低，应用受到限制。综合目前现有技术存在以下问题：1、分等级孔材料制备工艺复杂，实验条件苛刻，限制了规模生产。2、多数水滑石类孔材料比表面积小，多为片状水滑石堆垛形成的孔。3、热稳定性差。在有机污染物质处理领域，高温处理是将被吸附的有机污染物质无害化的有效途径。但是，高温处理会使水滑石向尖晶石相转变，导致比表面积降低，吸附位点减少，从而影响材料的重复使用次数。
技术实现思路
本专利技术提供制备大表面积、分等级孔、热稳定性好复合金属氧化物的制备方法。具体步骤如下：步骤1：称取10g硝酸镁加入到含有20mL丙三醇和水的混合溶液的烧杯中，溶解，400-600oC下处理3-8小时，得到固体物质A；步骤2：2g固体物质A分散到20-50mL水中，并添加三价金属盐酸盐或硝酸盐，以调整溶液中镁原子和三价金属离子比例2至4；步骤3：20-80oC下，静置、陈化6小时后将沉淀过滤、干燥制得前驱体材料B；步骤4：将前驱体材料B在300-800oC焙烧处理获得分等级孔复合金属氧化物。技术说明：1.固体物质A具有多级孔结构和海绵状的氧化镁，孔尺寸的分布以2-4nm范围内的介孔为主，另外在4-500nm范围内均有孔分布。2.室温下，通过静置、陈化的方法形成水滑石前驱体生长方法与传统的以共沉淀、水热、溶剂热为主的通过高温剧烈反应形成水滑石的方法有着本质区别。本方法更容易产业化生产且无风险，水滑石前驱体生长所依靠的碱性环境由多孔氧化镁与溶液反应所释放的氢氧根离子提供；水滑石前驱体构筑所需的三价金属离子依靠多孔氧化镁在溶液中吸附的三价金属离子提供。3.本申请多孔的氧化镁为模板，构筑具有分等级结构材料。大比表面作的氧化镁为材料生成的形貌导向剂，材料的成核生长围绕着模板进行，通过本专利方法所得到的多孔材料不仅保留了多孔氧化镁的形貌特征，保留了多孔氧化镁中2-4nm范围内的介孔。同时具有水滑石材料自身煅烧后所具有的孔特征，使获得的多孔材料在以孔的峰值为4nm和10nm的范围内都有较多的孔分布，这些孔的存在使材料具有了多级孔结构。由于多孔结构、大比表面积和高分散性的特点，有效地避免了在高温条件下向尖晶石结构的转化，通过本专利方法所得到的多孔材料，在800摄氏度煅烧依然没有像尖晶石转变，有利于污染物质吸附领域应用。有益效果本项专利技术选取类水滑石作为目标产物具有如下有益效果：1、分等级孔材料制备工艺简单，可以实现规模生产。2、复合金属氧化物具有比表面积大、、分等级孔的优点。3、在800摄氏度煅烧依然没有像尖晶石转变，对于吸附的有机污染物可以通过煅烧方式去除。附图说明：图1为本专利技术实施例4所制备的固体物质A的SEM图。图2为本专利技术实施例4所制备的分等级孔复合金属氧化物的SEM图。图3为本专利技术实施例4所制备的固体物质A、前驱体B和分等级孔复合金属氧化物的XRD图。图4为本专利技术实施例4所制备的固体物质A的氮气吸附脱附曲线及孔径分布图。图5为本专利技术实施例4所制备的前驱体B、实施例4所制备分等级孔复合金属氧化物和实施例3所制备分等级孔复合金属氧化物的氮气吸附脱附曲线。图6为本专利技术实施例4所制备的前驱体B、实施例4所制备分等级孔复合金属氧化物和实施例3所制备分等级孔复合金属氧化物的孔径分布图。图7为本专利技术实施例4所制备的前驱体B的差热热重图。具体实施方式：下面结合具体实例对本专利技术的技术方案及效果作进一步描述，但是，这些是实施例中所使用的具体方法和说明并不限制本专利技术的保护范围。实施例1：步骤1：称取10g硝酸镁加入到含有20mL丙三醇和水的混合溶液的烧杯中，溶解，400-600oC下处理3-8小时，得到固体物质A；步骤2：2g固体物质A分散到20-50mL水中，并添加三价金属盐酸盐或硝酸盐，以调整溶液中镁原子和三价金属离子比例2至4；步骤3：20-80oC下，静置、陈化6小时后将沉淀过滤、干燥制得前驱体材料B；步骤4：将前驱体材料B在300-800oC焙烧处理获得分等级孔复合金属氧化物。实施例2：本实施例与实施例1基本相同，不同之处为步骤2中的所述的三价金属盐酸盐或硝酸盐为硝酸铝或氯化铝。镁铝水滑石易于生成，形貌更易于控制。实施例3：本实施例与实施例2基本相同，不同之处为步骤3：80oC下，静置、陈化6小时后将沉淀过滤、干燥制得前驱体材料B；步骤4：将前驱体材料B在300oC焙烧处理获得分等级孔复合金属氧化物。制备的多孔材料对刚果红吸附容量为500mg/g；比表面积大于120m2/g。实施例4：本实施例与实施例2基本相同，不同之处为步骤3：20oC下，静置、陈化6小时后将沉淀过滤、干燥制得前驱体材料B；步骤4：将前驱体材料B在300oC焙烧处理获得分等级孔复合金属氧化物。生成的多孔材料较好地保留了固体物质A的海绵状形貌并具有分等级孔结构，去除刚果红吸附容量为800mg/g，比表面积大于180m2/g。实施例5：本实施例与实施例2基本相同，不同之处为步骤3：20oC下，静置、陈化6小时后将沉淀过滤、干燥制得前驱体材料B；步骤4：将前驱体材料B在500oC焙烧处理获得分等级孔复合金属氧化物。该温度会使去除刚果红吸附容量为1200mg/g，比表面积大于240m2/g。实施例6：本实施例与实施例1基本相同，不同之处为步骤1中的所述的三价金属盐酸盐或硝酸盐为硝酸铁或氯化铁。实施例7：本实施例与实施例6基本相同，不同之处为步骤3：20oC下，静置、陈化6小时后将沉淀过滤、干燥制得前驱体材料B；步骤4：将前驱体材料B在500oC焙烧处理获得分等级孔复合金属氧化物。所制备的水滑石比饱和磁化强度为6emu/g可以进行磁性回收。实施例8：本实施例与实施例6基本相同，不同之处为步骤3：20oC下，静置、陈化6小时后将沉淀过滤、干燥制得前驱体材料B；步骤4：将前驱体材料B在300oC焙烧处理获得分等级孔复合金属氧化物。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种分等级孔复合金属氧化物的制备方法，包括如下步骤：步骤1：称取10g硝酸镁加入到含有20 mL丙三醇和水的混合溶液的烧杯中，溶解，400‑600 oC下处理3‑8小时，得到固体物质A；步骤2：2g固体物质A分散到20‑50 mL水中，并添加三价金属盐酸盐或硝酸盐，以调整溶液中镁原子和三价金属离子比例2至4；步骤3：20‑80 oC下，静置、陈化6小时后将沉淀过滤、干燥制得前驱体材料B；步骤4：将前驱体材料B在300‑800 oC焙烧处理获得分等级孔复合金属氧化物。

【技术特征摘要】
1.一种分等级孔复合金属氧化物的制备方法，包括如下步骤：步骤1：称取10g硝酸镁加入到含有20mL丙三醇和水的混合溶液的烧杯中，溶解，400-600oC下处理3-8小时，得到固体物质A；步骤2：2g固体物质A分散到20-50mL水中，并添加三价金属盐酸盐或硝酸盐，以调整溶液中镁原子和三价金属离子比例2至4；步骤3：20-80oC下，静置、陈化6小时后将沉淀过滤、干燥制得前驱体材料B；步骤4：将前驱体材料B在300-800oC焙烧处理获得分等级孔复合金属氧化物。2.如权利要求1所述一种分等级孔复合金属氧化物的制备方法，其特征在于步骤2中的所述的三价金属盐酸盐或硝酸盐为硝酸铝或氯化铝。3.如权利要求2所述一种分等级孔复合金属氧化物的制备方法，其特征在于步骤3：80oC下，静置、陈化6小时后将沉淀过滤、干燥制得前驱体材料B；步骤4：将前驱体材料B在300oC焙烧处理获得分等级孔复合金属氧化物。4.如权利要求2所述一种分等级孔复合金属氧化物的制备方法，其特征在于步骤3：20o...

【专利技术属性】
技术研发人员：李松南，路嫔，蔡清海，
申请(专利权)人：哈尔滨师范大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江,23