一种常温下制备负载金属催化剂的多孔二氧化硅微球的新方法技术

本发明专利技术涉及一种常温下制备负载金属催化剂的多孔二氧化硅微球的新方法。多孔二氧化硅因其具有较大的比表面积、较窄的孔径分布和可以调变的孔径，增大催化剂的接触面积，加快反应速率，因此作为各种金属固定化的载体具有良好的发展前景。本发明专利技术主要以稻壳为原料，常温下采用溶胶凝胶法制备负载金属催化剂的多孔二氧化硅微球，整个制备方法流程简单，原料廉价易得，同时可以显著降低成本。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种常温下制备负载金属催化剂的多孔二氧化硅微球的新方法，具体涉及通过原位溶胶-凝胶法制备负载金属催化剂的多孔二氧化硅微球。
技术介绍
我国是一个水稻大国，每年稻壳的产量有数亿吨，常规的方法一般都是作为废弃物，不仅造成了资源的浪费，而且还会产生一系列的环境污染问题。稻壳中含有20％左右的无定形二氧化硅，稻壳中的二氧化硅是经过生物提纯不含有害杂质，适用于食品、牙膏、化妆品，医药等工业的需求，市场潜力巨大。如果能以稻壳为原料生产高纯度的多孔二氧化硅，则既可解决稻壳对环境的污染问题，还能带来可观的经济效益。SiO2材料因具有良好的化学稳定性、热稳定性、绝缘性，与硅半导体材料有良好的结合界面，并且廉价易得，因此，在催化剂载体、介质层、窗口材料及硅基光电子材料等领域得到了广泛的应用。多孔二氧化硅因其具有较大的比表面积、较窄的孔径分布和可以调变的孔径，增大催化剂的接触面积，加快反应速率，因此作为各种金属固定化的载体具有良好的发展前景。专利CN98101479.8二氧化硅负载杂多酸催化剂、其制备及应用，其制备方法为：将杂多酸溶液与超细二氧化硅混合，充分捏合至形成均匀的溶胶，由于二氧化硅的触变性能，停止捏合时即自动转态形成均匀的冻胶，然后将此冻胶晾干、干燥、焙烧、粉碎。该催化剂具有活性高、选择性高及寿命长的特点，适用于芳烃与C2～C20烯烃的烷基化反应。专利CN104003410A一种单分散二氧化硅微球的制备方法，其采用季铵盐为相转移催化剂，氨水为催化剂，正硅酸酯为硅源，通过两相法合成所述二氧化硅微球。采用上述方案，本发明采用界面法结合液液相界面反应、相转移反应，催化反应机理合成二氧化硅微球，提供了纳米级二氧化硅的制造新工艺，制备得到的纳米级二氧化硅微球具有较好的均一性。专利CN104003408A一种连续式可控的单分散二氧化硅微球的制备方法，该工艺包括成核步骤、生长步骤、分离步骤。该工艺可实现高球形度、窄粒径分布的单分散二氧化硅微球批量制备，本专利技术在二氧化硅微球种子的成核环节，反应体系为沸腾体系，强对流状态下传热、传质好，可以均相快速成核，并且可解决现有技术的团聚问题，反应时间短，并且得到粒径分布更窄的单分散微球种子。本专利技术采用一步生长或者多步生长，把成核和生长阶段分开，可以得到球形度高、粒径可控的单分散二氧化硅微球，且粒径分布偏差小于2％，性能更优。并且可根据实际需要，得到20～10000nm单分散二氧化硅微球的各种粒径大小的二氧化硅微球，可克服现有技术的诸多不足。专利CN201410061101.X纳米银负载多孔二氧化硅的制备方法，制备方法包括以下步骤：1)以氨基丙基三乙氧基硅烷作为改性剂，采用无水乙醇作为改性溶剂，对所述阶层多孔二氧化硅进行改性；2)负载：将硝酸银溶解到作为还原剂的乙二醇中，磁力搅拌，得硝酸银的乙二醇溶液；将步骤2)所得的改性后阶层多孔二氧化硅先用去离子水清洗，然后放入上述硝酸银的乙二醇溶液中于35～45℃的烘箱负载48～72小时；由于乙二醇作为还原剂还原硝酸银，形成纳米级银颗粒；所形成的纳米级银颗粒负载至改性后阶层多孔二氧化硅；3)将步骤2)所得物清洗后干燥；得纳米银负载多孔二氧化硅。以上专利中，大部分专利主要的硅原是正硅酸酯，而本专利技术主要是利用稻壳中的二氧化硅作为原料，常温下以木质素和聚乙二醇的协同作用对二氧化硅微球进行造孔，进而负载金属催化剂，研究其在电化学方面的应用，对于这方面的研究未见报道过。
技术实现思路
为实现本专利技术所提供的实验方案是：首先利用碱液对稻壳进行液化，然后将稻壳分离的滤液、无水乙醇、蒸馏水按一定比例放入烧杯中，在室温下用2mol/L的盐酸溶液对滤液进行滴定，一边搅拌一边滴定，直到溶液的pH达到9时，向其中加入无水乙醇溶解的聚乙二醇，聚乙二醇的量是稻壳中二氧化硅质量的0～30％，反应2h后继续用酸溶液对滤液进行滴定，使溶液的pH达到3，之后加入金属盐溶液，金属盐的质量是稻壳中二氧化硅的质量的0～20％，继续反应3h，沉淀出负载金属催化剂的二氧化硅复合物，然后固液分离，干燥即可得到均匀的负载金属催化剂的二氧化硅复合材料，在一定的温度下煅烧，即可得到负载金属催化剂的多孔二氧化硅微球。为更好理解本专利技术，下面结合实施例对本专利技术做进一步地详细说明，但是本专利技术要求保护的范围并不局限于实施例表示的范围。实施例1：首先利用碱液对稻壳进行液化，然后将稻壳分离的滤液、无水乙醇、蒸馏水按2∶1∶1体积比例放入烧杯中，在室温下用2mol/L的盐酸溶液对滤液进行滴定，一边搅拌一边滴定，直到溶液的pH达到9时，向其中加入无水乙醇溶解的聚乙二醇，聚乙二醇的量是稻壳中二氧化硅质量的20％，反应2h后继续用酸溶液对滤液进行滴定，使溶液的pH达到3，之后加入2mol/L的AgNO3盐溶液，AgNO3的质量是稻壳中二氧化硅的质量的10％，继续反应3h，沉淀出负载金属银的二氧化硅复合物，然后固液分离，干燥即可得到均匀的负载金属银催化剂的二氧化硅复合材料，在500℃的温度下煅烧，即可得到负载金属银催化剂的多孔二氧化硅微球。实施例2：改变金属盐为Pd(NO3)2，其他步骤同实施例1，得到负载金属钯催化剂的多孔二氧化硅微球。实施例3：改变金属盐为CuSO4，其他步骤同实施例1，得到负载金属铜催化剂的多孔二氧化硅微球。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种常温下制备负载金属催化剂的多孔二氧化硅微球的新方法，具体步骤如下：首先利用碱液对稻壳进行液化，然后将稻壳分离的滤液、无水乙醇、蒸馏水按一定比例放入烧杯中，在室温下用2mol/L的盐酸溶液对滤液进行滴定，一边搅拌一边滴定，直到溶液的pH达到9时，向其中加入无水乙醇溶解的聚乙二醇，聚乙二醇的质量是稻壳中二氧化硅质量的0～30％，反应2h后继续用酸溶液对滤液进行滴定，使溶液的pH达到3，之后加入金属盐溶液，金属盐的质量是稻壳中二氧化硅的质量的0～20％，继续反应3h，沉淀出负载金属催化剂的二氧化硅复合物，然后固液分离，干燥即可得到均匀的负载金属催化剂的二氧化硅复合材料，在一定的温度下煅烧，即可得到负载金属催化剂的多孔二氧化硅微球。

【技术特征摘要】
1.一种常温下制备负载金属催化剂的多孔二氧化硅微球的新方法，具体步骤如下：
首先利用碱液对稻壳进行液化，然后将稻壳分离的滤液、无水乙醇、蒸馏水按一定比
例放入烧杯中，在室温下用2mol/L的盐酸溶液对滤液进行滴定，一边搅拌一边滴定，直到
溶液的pH达到9时，向其中加入无水乙醇溶解的聚乙二醇，聚乙二醇的质量是稻壳中二
氧化硅质量的0～30％，反应2h后继续用酸溶液对滤液进行滴定，使溶液的pH达到3，
之后加入金属...

【专利技术属性】
技术研发人员：曲玉宁，王志宏，刘家良，魏伟，
申请(专利权)人：天津工业大学，
类型：发明
国别省市：天津;12