一种超高比表面介孔氧化铝负载金纳米催化剂（Au/γ‑Al2O3）的合成方法技术

本发明专利技术提供了一种超高比表面介孔氧化铝负载的金纳米催化剂(Au/γ‑Al2O3)的合成方法，以无机盐AlCl3·6H2O和NaAlO2为铝源，以HAuCl4为金源；以PluronicP123(聚环氧乙烷‑聚环氧丙烷‑聚环氧乙烷三嵌段共聚物)为结构导向剂，在Al

A super high specific surface of mesoporous alumina supported nano gold catalysts (Au/ gamma Al2O3) synthesis method

The invention provides a nano gold catalyst supported on super high specific surface of mesoporous alumina (Au/ gamma Al2O3) synthesis method, using inorganic salt AlCl3, 6H2O and NaAlO2 as aluminum source, with HAuCl4 Jin Yuan; PluronicP123 (poly ethylene oxide polyepoxypropane PEO block copolymer is three) the structure directing agent, in Al

【技术实现步骤摘要】
一种超高比表面介孔氧化铝负载金纳米催化剂(Au/γ-Al2O3)的合成方法
本专利技术涉及一种超高比表面介孔氧化铝负载的金纳米催化剂(Au/γ-Al2O3)的合成方法。以无机盐AlCl3·6H2O和NaAlO2为铝源，以PluronicP123为结构导向剂，以HAuCl4为金源来制备介孔γ-Al2O3负载的纳米金催化剂。
技术介绍
氧化铝材料晶型丰富，价廉易得，具有良好的物理化学性质(热稳定性、化学稳定性、机械稳定性)，被广泛地应用于催化剂、催化剂载体、吸附剂等领域。介孔氧化铝除具有普通氧化铝材料的优异性能之外，还具有介孔特性，其催化、吸附性能更为优越。目前工业上制备的氧化铝载体比表面积大多小于250m2/g，孔容小于0.5m3/g，且孔径分布较宽。与工业氧化铝相比，阴阳离子双水解法制备的介孔γ-Al2O3具有更高的比表面积(>400m2/g)，更发达的孔道结构，通过改性剂的改性载体会具有不同的酸性位，较好的水热稳定性，非常适合作为工业催化剂载体。金纳米催化剂作为新一代的催化材料，广泛应用于有机合成及精细化学品生产中。金催化剂催化活性、选择性与载体性质和金纳米颗粒的尺寸密切相关。有研究表明介孔γ-Al2O3负载的Au催化剂具有良好的低温催化活性，但其活性和选择性与催化剂的制备方法密切相关。负载型纳米金催化剂的制备方法主要有浸渍法、沉积-沉淀法和离子交换法等。浸渍法合成过程简单，但活性组分分散度不高，得到催化剂的金属颗粒较大；沉积-沉淀法(DP)虽然所得金属纳米颗粒尺寸分布较均匀，但其合成过程繁琐，pH不易控制；而离子交换法可以通过控制金沉积速率来控制金纳米颗粒的分散，但是仍会造成部分金颗粒粒径较大。鉴于上述研究背景，本研究试图找到一种简单有效的方法来合成高分散金纳米催化剂，提高贵金属分散度和贵金属纳米催化剂的稳定性，降低生产成本和催化剂成本。本专利技术公开提供了一种超高比表面介孔氧化铝负载的金纳米催化剂(Au/γ-Al2O3)的合成方法。本方法具有制备流程简单、污染少等优点，且制得的金纳米催化剂(Au/γ-Al2O3)具有超高的比表面积(>350m2/g)、发达的孔道结构(孔容最高达1.16cm3/g)，金纳米颗粒分散均匀，并且具有>550℃的热稳定性，机械强度大。
技术实现思路
本专利技术提供了一种超高比表面介孔氧化铝负载的金纳米催化剂(Au/γ-Al2O3)的合成方法，以无机盐AlCl3·6H2O和NaAlO2为铝源，以HAuCl4为金源；以PluronicP123(聚环氧乙烷-聚环氧丙烷-聚环氧乙烷三嵌段共聚物)为结构导向剂，在Al3+和AlO2-自身进行双水解反应制备介孔γ-Al2O3的过程中引入HAuCl4一步合成介孔氧化铝负载的金纳米催化剂(Au/γ-Al2O3)。本方法具有制备流程简单、污染少等优点，且合成出的金纳米催化剂(Au/γ-Al2O3)具有超高的比表面积(>350m2/g)、发达的孔道结构(孔容最高达1.16cm3/g)，金纳米颗粒分散均匀，并且具有>550℃的热稳定性，机械强度大。典型的合成过程为(以0.5wt％Au/γ-Al2O3为例)分别将一定量的AlCl3·6H2O和NaAlO2溶于适量去离子水中，并搅拌1h，同时将P123加入到适量去离子水中搅拌1h，形成澄清的P123溶液。然后室温下并流混合AlCl3·6H2O和NaAlO2溶液，通过控制阴阳离子铝源的摩尔比来调节混合液的pH，搅拌1h后逐滴加入一定量的HAuCl4溶液继续搅拌2h。将并流混合得到的胶状产物抽滤、洗涤，得到含有Au前驱体的氢氧化铝胶体滤饼，然后将P123溶液加入到所得滤饼中并搅拌打浆4h。将打浆完的液态混合物置于表面皿中，放于100℃的烘箱干燥12h。干燥后的产物在马弗炉中以2℃/min的升温速率升温至500℃，恒温焙烧3h。即可得到0.5wt％Au/γ-Al2O3催化剂。与以前的制备方法相比，本专利技术具有如下优点：(1)本专利技术一步直接得到Au/γ-Al2O3催化剂，合成过程简单易行。(2)本专利技术使用廉价、无毒的无机铝盐AlCl3·6H2O和NaAlO2，避免了价格更高且有毒的烷基铝的使用。(3)本专利技术通过控制反应过程中AlCl3·6H2O和NaAlO2的摩尔比来控制pH，pH调节过程简单，不产生二次污染。附图说明图1为实施例1所得0.5wt％Au/γ-Al2O3-2.4的N2吸脱附等温线与孔径分布曲线图；图2实施例1所得0.5wt％Au/γ-Al2O3-2.4的XRD广角衍射图；图3为实施例2所得0.5wt％Au/γ-Al2O3-2.6的N2吸脱附等温线与孔径分布曲线图；图4实施例2所得0.5wt％Au/γ-Al2O3-2.6的XRD广角衍射图；图5为实施例3所得0.5wt％Au/γ-Al2O3-2.8的N2吸脱附等温线与孔径分布曲线图；图6实施例3所得0.5wt％Au/γ-Al2O3-2.8的XRD广角衍射图；图7为实施例4所得0.5wt％Au/γ-Al2O3-3.0的N2吸脱附等温线与孔径分布曲线图；图8实施例4所得0.5wt％Au/γ-Al2O3-3.0的XRD广角衍射图；图9为实施例5所得0.25wt％Au/γ-Al2O3的N2吸脱附等温线与孔径分布曲线图；图10实施例5所得0.25wt％Au/γ-Al2O3的XRD广角衍射图；具体实施方式实施例1：室温下，配置浓度分别为0.4mol/L、0.96mol/L的AlCl3·6H2O和NaAlO2溶液。在中等强度搅拌速率下，按照AlO2-和Al3+摩尔比为2.4并流混合NaAlO2和AlCl3·6H2O溶液，产生白色沉淀，所得混合物室温下搅拌1h后，缓慢滴加4.25ml，0.024mol/l的HAuCl4，搅拌反应1h，然后进行抽滤、洗涤，得到含有Au前驱体的氢氧化铝胶体滤饼。将5.008gP123加入到50ml去离子水中，搅拌至澄清，然后将P123溶液与氢氧化铝胶体滤饼混合，打浆搅拌4h。将打浆后的产物置于100℃烘箱下干燥12h，然后在马弗炉中以2℃/min的升温速率升温至500℃，恒温焙烧3h。所得的0.5wt％Au/γ-Al2O3-2.4比表面积为319.6m2/g，孔容0.9cm3/g，孔径分布在5-20nm。实施例2：室温下，配置浓度分别为0.4mol/L、1.04mol/L的AlCl3·6H2O和NaAlO2溶液。在中等强度搅拌速率下，按照AlO2-和Al3+摩尔比为2.6并流混合NaAlO2和AlCl3·6H2O溶液，产生白色沉淀，所得混合物室温下搅拌2h后，缓慢滴加4.25ml，0.024mol/l的HAuCl4，搅拌反应3h，然后进行抽滤、洗涤，得到含有Au前驱体的氢氧化铝胶体滤饼。将5.008gP123加入到50ml去离子水中，搅拌至澄清，然后将P123溶液与氢氧化铝胶体滤饼混合，打浆搅拌4h。将打浆后的产物置于120℃烘箱下干燥8h，然后在马弗炉中以2℃/min的升温速率升温至500℃，恒温焙烧3h。所得的0.5wt％Au/γ-Al2O3-2.6比表面积为346.3m2/g，孔容1.2cm3/g，孔径分布在3-23nm。从XRD谱图可以看出氧化铝载体为典型的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超高比表面介孔氧化铝负载金纳米催化剂的合成方法，以0.5wt％Au/γ‑Al2O3为例，合成步骤如下：(1)分别将一定量的AlCl3·6H2O和NaAlO2溶于适量去离子水中，搅拌1h至澄清；将一定量的P123加入到适量去离子水中搅拌1h，形成澄清的P123溶液；(2)室温下并流混合AlCl3·6H2O和NaAlO2溶液，通过控制阴阳离子铝源的摩尔比来调节混合液的pH，混合后继续搅拌1h；然后逐滴加入一定量0.02mol/L的HAuCl4溶液继续搅拌至反应完全；(3)步骤(2)得到的胶状产物经抽滤、洗涤，得到含有Au前驱体的氢氧化铝胶体滤饼，将P123溶液加入到此滤饼中并充分搅拌打浆；(4)将打浆完的液态混合物置于表面皿中，放入烘箱中干燥12‑48h；(5)干燥后的产物在马弗炉中以2℃/min的升温速率升温至设定温度，并恒温焙烧一段时间，得到目的产物0.5wt％Au/γ‑Al2O3。

【技术特征摘要】
1.一种超高比表面介孔氧化铝负载金纳米催化剂的合成方法，以0.5wt％Au/γ-Al2O3为例，合成步骤如下：(1)分别将一定量的AlCl3·6H2O和NaAlO2溶于适量去离子水中，搅拌1h至澄清；将一定量的P123加入到适量去离子水中搅拌1h，形成澄清的P123溶液；(2)室温下并流混合AlCl3·6H2O和NaAlO2溶液，通过控制阴阳离子铝源的摩尔比来调节混合液的pH，混合后继续搅拌1h；然后逐滴加入一定量0.02mol/L的HAuCl4溶液继续搅拌至反应完全；(3)步骤(2)得到的胶状产物经抽滤、洗涤，得到含有Au前驱体的氢氧化铝胶体滤饼，将P123溶液加入到此滤饼中并充分搅拌打浆；(4)将打浆完的液态混合物置于表面皿中，放入烘箱中干燥12-48h；(5)干燥后的产物在马弗炉中以2℃/min的升温速率升温至设定温度，并恒温焙烧一段时间，得到目的产物0.5wt％Au/γ-Al2O3。2.根据权利要求1所述的0.5wt％Au/γ-Al2O3的合成方法，其特征在于：步骤(1)所述AlCl3·6H2O水溶液的浓度为0.4-0.5mol/L最佳，而NaAlO2水溶液的浓度为1-1.5mol/L最佳。3.根据权利要求1所述的0.5wt％Au/γ-Al2O3的合成方法，其特征在于：步骤(1)所述AlCl3·6H2O与P123的摩尔比...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴萍萍，王悦，白鹏，
申请(专利权)人：中国石油大学华东，
类型：发明
国别省市：山东,37