一种多孔材料负载氧化镍催化剂的制备方法技术

本发明专利技术公开一种多孔材料负载氧化镍催化剂的制备方法。依次包括如下步骤：将膨润土加入到八烷基三甲基溴化铵溶液中，在恒温搅拌、老化、离心分离，得到八烷基三甲基溴化铵改性的膨润土固体；将(3‑氨基丙基)三乙氧基硅烷、水杨醛和六水合氯化镍按1：1：1(摩尔比)的量加入到乙醇中形成溶液，加入八烷基三甲基溴化铵改性的膨润土固体，搅拌、沉淀分离，形成含镍有机配合物柱撑膨润土；含产物置于管式炉中，在通氮气的情况下，焙烧，再通入空气，最后继续通氮气，然后停止加热冷却至室温，得到氧化硅柱撑的膨润土基多孔材料负载氧化镍催化剂。该材料中的氧化镍均匀分布于三维孔道的孔壁上，对反应物有较好的吸附和催化效果。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种多孔材料负载氧化镍催化剂的制备方法，属于催化材料制备领域。
技术介绍
过渡金属氧化物大多具有优良的电学和光学特性,也具有优异的催化性能。纳米氧化镍是一种重要的功能材料,由于尺寸与形貌的独特性,其在涂饰、催化、电容电极、光吸收、气敏传感等工业领域中都有着重要的应用。根据对纳米材料的形貌与尺寸的不同要求,人们采用各种方法制备出了氧化镍的纳米颗粒、纳米棒、纳米线、纳米纤维、纳米片。但纳米材料在使用的过程中有其固有的缺点即：易团聚，因此需要将其负载于载体表面以获得最佳的使用效果。氧化镍催化剂应用较广，在催化氧化一些难降解的污染物方面也有较好的应用前景，比如：在室温下催化氧化甲醛、催化氧化环己烷等有机物。但没有合适的载体，氧化镍的用量大，效率低；有研究用碳纳米管或γ-Al2O3，但这些材料价格相对昂贵。膨润土是以蒙脱石(Montmorillonite)为主要矿物的粘土岩。蒙脱石是一种含水的层状铝硅酸盐矿物，由两个硅氧四面体中间夹一个铝(镁)氧(氢氧)八面体组成，属于2：1型的三层粘土矿物。晶层间距离为0.96～2.14nm，这些纳米片层团聚在一起，形成几百纳米到几微米的粘土颗粒。膨润土有很强的阳离子交换能力，在一定的物理-化学条件下，Ca2+、Mg2+、Na+、K+、Fe2+、Cu2+等可相互交换。该材料便宜廉价，在中国的储量排世界第一，是一种比较好的载体材料。
技术实现思路
本专利技术的目的是为克服现有技术载体价格高、活性低等不足，提供一种多孔材料负载氧化镍催化剂的制备方法。本专利技术采用的技术方案是依次包括如下步骤：1)按照每克膨润土对应0.5～0.8mmol八烷基三甲基溴化铵的量，将过20-50目筛的膨润土加入到质量百分比浓度为0.1％～1％的八烷基三甲基溴化铵溶液中，在60～70℃恒温水浴中搅拌5～6h，老化12～24h，离心分离，去掉上清液，得到八烷基三甲基溴化铵改性的膨润土固体；2)将(3-氨基丙基)三乙氧基硅烷、水杨醛和六水合氯化镍按1：1：1(摩尔比)的量各2～4mol加入到20～40mL乙醇中形成溶液，在20～35℃下反应6～8h，加入八烷基三甲基溴化铵改性的膨润土固体，搅拌2～4h、沉淀分离，反应生成的含镍有机配合物在分配作用下，插入膨润土层间，形成含镍有机配合物柱撑膨润土；3)将含镍有机配合物柱撑膨润土置于管式炉中，在通氮气的情况下，400～550℃焙烧1～2h，再将氮气换为空气持续10～40s，之后继续通入氮气3～4h，然后停止加热冷却至室温，其中的部分碳氮等元素转化为气体溢出，形成孔道，得到氧化硅柱撑的膨润土基多孔材料负载氧化镍催化剂。本专利技术的优点是：(1)将镍离子和有机物形成配合物，再利用有机膨润土对有机物的吸附效应，将镍元素均匀分布于膨润土层间。(2)将含硅有机物和镍原子配合，插入膨润土层间，再经过高温煅烧，去除部分碳元素，留下碳和硅等元素，形成多孔材料，保留的碳质可以提高氧化镍的导电子能力。(3)利用膨润土层状结构，在膨润土层间插入硅元素，经过煅烧之后，硅元素形成氧化硅和负载的氧化镍一起形成柱撑，使整个结构为三维立体孔道结构。具体实施方式以下进一步提供本专利技术的3个实施例：实施例1按照每克膨润土对应0.8mmol八烷基三甲基溴化铵的量，将过50目筛的膨润土加入到质量百分比浓度为1％的八烷基三甲基溴化铵溶液中，在70℃恒温水浴中搅拌6h，老化24h，离心分离，去掉上清液，得到八烷基三甲基溴化铵改性的膨润土固体；将(3-氨基丙基)三乙氧基硅烷、水杨醛和六水合氯化镍按1：1：1(摩尔比)的量各4mol加入到40mL乙醇中形成溶液，在35℃下反应8h，加入八烷基三甲基溴化铵改性的膨润土固体，搅拌4h、沉淀分离，反应生成的含镍有机配合物在分配作用下，插入膨润土层间，形成含镍有机配合物柱撑膨润土；将含镍有机配合物柱撑膨润土置于管式炉中，在通氮气的情况下，400℃焙烧2h，再将氮气换为空气持续10s，之后继续通入氮气3h，然后停止加热冷却至室温，其中的部分碳氮等元素转化为气体溢出，形成孔道，得到氧化硅柱撑的膨润土基多孔材料负载氧化镍催化剂。采用U形管(内径4mm)连续流动反应评价装置，称量100mg合成得到的膨润土基多孔材料负载氧化镍催化剂放置管中，调节空气的流速为20mL/min，空气流动带动甲醛气体进入U形管反应器中，每小时流过每升催化剂的气体体积(即空速)为6000h-1。在30℃条件下，该催化剂降解浓度为250ppm的甲醛气体，降解率为74％。实施例2按照每克膨润土对应0.5mmol八烷基三甲基溴化铵的量，将过20目筛的膨润土加入到质量百分比浓度为0.1％的八烷基三甲基溴化铵溶液中，在60℃恒温水浴中搅拌5h，老化12h，离心分离，去掉上清液，得到八烷基三甲基溴化铵改性的膨润土固体；将(3-氨基丙基)三乙氧基硅烷、水杨醛和六水合氯化镍按1：1：1(摩尔比)的量各2mol加入到20mL乙醇中形成溶液，在20℃下反应6h，加入八烷基三甲基溴化铵改性的膨润土固体，搅拌2h、沉淀分离，反应生成的含镍有机配合物在分配作用下，插入膨润土层间，形成含镍有机配合物柱撑膨润土；将含镍有机配合物柱撑膨润土置于管式炉中，在通氮气的情况下，550℃焙烧1h，再将氮气换为空气持续40s，之后继续通入氮气4h，然后停止加热冷却至室温，其中的部分碳氮等元素转化为气体溢出，形成孔道，得到氧化硅柱撑的膨润土基多孔材料负载氧化镍催化剂。采用U形管(内径4mm)连续流动反应评价装置，称量100mg合成得到的膨润土基多孔材料负载氧化镍催化剂放置管中，调节空气的流速为20mL/min，空气流动带动甲醛气体进入U形管反应器中，每小时流过每升催化剂的气体体积(即空速)为6000h-1。在30℃条件下，该催化剂降解浓度为250ppm的甲醛气体，降解率为79％。实施例3按照每克膨润土对应0.6mmol八烷基三甲基溴化铵的量，将过30目筛的膨润土加入到质量百分比浓度为1％的八烷基三甲基溴化铵溶液中，在70℃恒温水浴中搅拌6h，老化24h，离心分离，去掉上清液，得到八烷基三甲基溴化铵改性的膨润土固体；将(3-氨基丙基)三乙氧基硅烷、水杨醛和六水合氯化镍按1：1：1(摩尔比)的量各3mol加入到30mL乙醇中形成溶液，在35℃下反应8h，加入八烷基三甲基溴化铵改性的膨润土固体，搅拌3h、沉淀分离，反应生成的含镍有机配合物在分配作用下，插入膨润土层间，形成含镍有机配合物柱撑膨润土；将含镍有机配合物柱撑膨润土置于管式炉中，在通氮气的情况下，500℃焙烧2h，再将氮气换为空气持续30s，之后继续通入氮气4h，然后停止加热冷却至室温，其中的部分碳氮等元素转化为气体溢出，形成孔道，得到氧化硅柱撑的膨润土基多孔材料负载氧化镍催化剂。采用U形管(内径4mm)连续流动反应评价装置，称量100mg合成得到的膨润土基多孔材料负载氧化镍催化剂放置管中，调节空气的流速为20mL/min，空气流动带动甲醛气体进入U形管反应器中，每小时流过每升催化剂的气体体积(即空速)为6000h-1。在30℃条件下，该催化剂降解浓度为250ppm的甲醛气体，降解率为85％。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多孔材料负载氧化镍催化剂的制备方法，其特征是依次包括如下步骤：1)按照每克膨润土对应0.5～0.8mmol八烷基三甲基溴化铵的量，将过20‑50目筛的膨润土加入到质量百分比浓度为0.1％～1％的八烷基三甲基溴化铵溶液中，在60～70℃恒温水浴中搅拌5～6h，老化12～24h，离心分离，去掉上清液，得到八烷基三甲基溴化铵改性的膨润土固体；2)将(3‑氨基丙基)三乙氧基硅烷、水杨醛和六水合氯化镍按1：1：1(摩尔比)的量各2～4mol加入到20～40mL乙醇中形成溶液，在20～35℃下反应6～8h，加入八烷基三甲基溴化铵改性的膨润土固体，搅拌2～4h、沉淀分离，反应生成的含镍有机配合物在分配作用下，插入膨润土层间，形成含镍有机配合物柱撑膨润土；3)将含镍有机配合物柱撑膨润土置于管式炉中，在通氮气的情况下，400～550℃焙烧1～2h，再将氮气换为空气持续10～40s，之后继续通入氮气3～4h，然后停止加热冷却至室温，其中的部分碳氮等元素转化为气体溢出，形成孔道，得到氧化硅柱撑的膨润土基多孔材料负载氧化镍催化剂。

【技术特征摘要】
1.一种多孔材料负载氧化镍催化剂的制备方法，其特征是依次包括如下步骤：1)按照每克膨润土对应0.5～0.8mmol八烷基三甲基溴化铵的量，将过20-50目筛的膨润土加入到质量百分比浓度为0.1％～1％的八烷基三甲基溴化铵溶液中，在60～70℃恒温水浴中搅拌5～6h，老化12～24h，离心分离，去掉上清液，得到八烷基三甲基溴化铵改性的膨润土固体；2)将(3-氨基丙基)三乙氧基硅烷、水杨醛和六水合氯化镍按1：1：1(摩尔比)的量各2～4mol加入到20～40mL乙...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭明国，葛秋凡，李志宏，
申请(专利权)人：常州大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32