本发明专利技术提供了一种具有大孔介孔分级孔道结构的稀土铁酸盐及其制法与应用。该方法包括：将酸、醇、高分子表面活性剂、稀土金属盐和铁盐混合；再依次在30-85℃、150-200℃保持一段时间；再在300-600℃焙烧，得到具有大孔介孔分级孔道结构的稀土铁酸盐。该方法还包括在600-800℃焙烧，得到钙钛矿结构的稀土铁酸盐。该方法制备得到的稀土铁酸盐的比表面积为30-80m2/g，孔体积为0.1-0.5cm3/g，大孔孔径为50-200nm，平均壁厚为10-50nm，大孔孔壁具有蠕虫状介孔孔道，介孔孔径为3-7nm，高温处理后孔壁高度晶化。该材料具备较高比表面积和孔体积，能够用于制备汽车尾气处理用催化剂。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术设及一种具有大孔介孔分级孔道结构的稀上铁酸盐及其制备方法与应用， 属于多孔材料
技术介绍
多孔材料由于具有巨大的比表面积、低密度、独特的表面效应和体积效应等优良 性质，已经广泛应用在非均相催化、吸附、分离、各类载体、气敏、离子交换等众多领域。该些 优越性能的组合使得其应用前景远远超过了单一材料。另一方面，多孔材料领域的问题却 又十分复杂，材料的拓扑学结构具有丰富多样性，加之该领域是一个多学科交叉的前沿研 究领域，因而受到理论界和工业界的高度重视。特别是从1992年，美国美孚（Mobil)公司 首次成功合成孔径在1.5-lOnm范围内连续可调的M41S系列氧化娃（侣）有序介孔分子筛 W来，多孔材料，尤其是介孔材料的研究得到了蓬勃的发展。 通常来说，多孔材料是指由大量相互贯通或封闭的孔洞构成网络结构的材料。按 照国际纯粹和应用化学联合会（IUPAC)的规定，多孔材料可W按照孔径大小进行分类。孔 径小于2nm的多孔性固体材料称为微孔材料（microporousmaterials)，孔径大于50nm的 称为大孔材料（macroporousmaterials),而孔径处于2-50nm之间的多孔材料则称为介孔 材料（mesoporousmaterials)。除此之外，"分子筛"也是一种描述多孔材料的术语。该词 是1932年McBain为描述具有选择吸附性质的一类材料而提出的，严格来讲它应当是W选 择性吸附为特征的。而现在常常把介孔材料和微孔材料统称为分子筛，而不再考虑它们是 否有选择性吸附和筛分某种分子的能力，例如介孔材料通常也被成为介孔分子筛。多孔材 料既可W是晶态材料，也可W是无定形非晶态材料。在描述多孔材料时，通常关注其孔道结 构，包括孔道的尺寸和形状、孔道的维数、孔壁的组成与性质、孔道的走向等等，其中，孔道 的大小尺寸是多孔材料的重要特征。 大孔和介孔分级孔道材料是同时组合了大孔和介孔两级孔道结构的新型材料。上 世纪90年代，介孔材料和大孔材料的研究同时得到了蓬勃发展，该使得大孔和介孔分级孔 道材料的合成也受到人们的关注。大孔和介孔分级孔道材料可W将介孔的高比表面和大孔 的高传质效率结合到一起。将介孔材料应用于催化领域时，由于物质在介孔孔道中的运输 受到狭窄孔道的限制，因此若在材料中引入大孔结构可W显著提高反应物和产物的扩散和 传质效率，同时，介孔结构导致的高比表面可W增加反应的活性位点和对气体的吸附量，从 而显著地提高介孔催化剂的催化活性。尤其是在粘稠的反应体系中，由于大孔的存在，可W 减少大分子造成的孔道堵塞，从而提高催化剂的使用寿命和效率。 目前制备大孔和介孔分级孔道材料主要是双模板法，W表面活性剂为介孔模 板，大尺寸的胶体晶体、聚合物泡沫、木材组织、冰晶等等作为大孔模板，是常见的制备大 孔-介孔分级孔道材料的方法。其中，W胶体晶体为大孔模板，制备S维有序、相互连通的 大孔-介孔材料是发展最为成熟的制备方法。首先将尺寸均一、单分散的胶体微球（如聚 苯己締微球）通过一定方式自组装成有序排列的胶体晶体，然后加入无机盐前驱体和介孔 模板（表面活性剂），它们可w渗透进胶体晶体的空隙中，接着进一步浓缩或聚合，形成大 孔-介孔相。最后除去大孔和介孔模板剂，就可W得到有序的大孔-介孔材料。通过该方 法制备的材料中，大孔的孔壁是由介孔材料构成，并且大孔和介孔相互贯通，即保持了高比 表面，又可W提高材料的传质效率。 而在前人的研究中，鲜有从控制孔道结构的角度出发合成多孔的稀±铁酸盐。因 此，研发出一种具有大孔介孔分级孔道结构的稀上铁酸盐及其制备方法，仍是本领域亟待 解决的问题之一。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术的目的在于提供一种具有大孔介孔分级孔道结构的 稀±铁酸盐及其制备方法与应用。该制备方法采用单一模板就可W制备得到大孔和介孔分 级孔道的稀±铁酸盐材料。[000引为达到上述目的，本专利技术提供了一种具有大孔介孔分级孔道结构的稀±铁酸盐的 制备方法，其包括W下步骤： (1)将酸、醇、高分子表面活性剂、稀上金属盐和铁盐（所述稀上金属盐和铁盐为 前驱体）混合均匀，得到一混合溶液； (2)使所述混合溶液在30-85°C下保持一段时间（使醇等溶剂挥发）； (3)再在150-200°C下保持一段时间（使溶剂完全挥发并陈化）；(4)然后在300-600°C下赔烧（W去除高分子表面活性剂模板），得到所述的具有 大孔介孔分级孔道结构的稀±铁酸盐。 根据本专利技术的【具体实施方式】，优选地，上述制备方法还包括步骤巧）；将所述具有 大孔介孔分级孔道结构的稀±铁酸盐在600-80(TC下赔烧，得到巧铁矿结构的稀±铁酸盐。 在上述的制备方法中，优选地，所述稀±金属盐包括硫酸稀±金属盐、硝酸稀±金 属盐、氯化稀±金属盐和己酸稀±金属盐等中的一种或几种的组合；更优选地，所述稀±金 属盐包括硝酸稀±金属盐和/或己酸稀±金属盐。 在上述的制备方法中，优选地，所述稀±金属包括轨（Sc)和锭（Y)和铜系元素；更 具体地，包括：轨（Sc)、锭（Y)、铜（La)、锦（Ce)、错（Pr)、钦（Nd)、银（Pm)、衫（Sm)、館巧U)、 乱（Gd)、铺讯）、铺值y)、狄（Ho)、巧胞）、镑（Tm)、镜州）和错（Lu)中的一种或几种的 组合。更优选地，所述稀±金属盐包括铜、错、钦、衫、館、乱、铺、铺、狄、巧、镑和镜中的一种 或几种的组合。 在上述的制备方法中，优选地，所述铁盐包括硫酸铁、硝酸铁、氯化铁和己酸铁等 中的一种或几种的组合；更优选地，所述铁盐包括硝酸铁和/或己酸铁。 在上述的制备方法中，优选地，所述醇包括甲醇、己醇、正丙醇、异丙醇、正了醇、异 了醇和仲了醇等中的一种或几种的组合；更优选地，所述醇包括己醇和/或正丙醇。 在上述的制备方法中，优选地，所述酸包括硫酸、硝酸、盐酸、己酸和巧樣酸等中的 一种或几种的组合；更优选地，所述酸包括硝酸和/或盐酸。本专利技术的制备方法采用酸调节 醇溶液，使其显酸性，才能使稀上金属盐和铁盐前驱体缓慢的醇解，便于形成多孔的结构。 在上述的制备方法中，优选地，所述高分子表面活性剂包括=嵌段共聚物。更优选 地，所采用的S嵌段共聚物包括P123、F127、F68和化ij-56中的一种或几种的组合；尤为 优选地，所述=嵌段共聚物包括P123和/或F127。本专利技术的制备方法采用=嵌段共聚物高 分子表面活性剂作为孔结构的模板剂，使用该单一模板就可W制备得到大孔和介孔分级孔 道的稀±铁酸盐材料。若使用其他离子型的有机小分子作为模板剂，则由于有机小分子本 身比较小，形成的模板结构不稳定，而且诱导形成的孔壁比较薄，在赔烧的过程中孔道容易 巧塌，很难得到高比表面积和孔道分布集中的稀±铁酸盐多孔材料。 在本专利技术的制备方法中，所述稀±金属盐、铁盐、醇、酸和高分子表面活性剂可W 纯物质或溶液的形式参与反应，其溶液的浓度可W由本领域技术人员进行常规的调节，其 溶液的溶剂可W为水或上述的醇等。 在上述的制备方法中，优选地，所述稀±金属盐和铁盐中的稀±金属元素与铁元 素的摩尔量比为1:1。 在上述的制备方法中，优选地，W25mmol稀±金属元素为基准，所述=嵌段共聚 物的用量为5g-15g。 在上述的制备方法本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种具有大孔介孔分级孔道结构的稀土铁酸盐的制备方法，其包括以下步骤：(1)将酸、醇、高分子表面活性剂、稀土金属盐和铁盐混合均匀，得到一混合溶液；(2)使所述混合溶液在30‑85℃下保持一段时间；(3)再在150‑200℃下保持一段时间；(4)然后在300‑600℃下焙烧，得到所述的具有大孔介孔分级孔道结构的稀土铁酸盐。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：李振兴，
申请(专利权)人：中国石油大学北京，
类型：发明
国别省市：北京;11
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