一种直接成型的金属元素改性碳化钴材料的制备方法技术

一种直接成型的金属元素改性碳化钴材料的制备方法是将海藻酸钠粉末配置浓度为14‑60wt%均相水溶液Ａ；将可溶性改性金属盐与可溶性钴盐配置为浓度为10‑80wt%的水溶液Ｂ；按海藻酸钠：钴盐摩尔比＝0.2－18，将溶液Ａ逐滴滴入搅拌中的溶液Ｂ得到球状胶体；将所得球状胶体过滤、干燥得到干球；在绝氧气氛下焙烧即得到成型的金属元素改性碳化钴材料。本发明专利技术具有方法简单，成本低的优点。

Preparation of a Direct Molded Cobalt Carbide Material Modified by Metal Elements

The preparation method of a direct-formed cobalt carbide material modified by metal elements is that sodium alginate powder is allocated to homogeneous aqueous solution A with a concentration of 14 60wt%, soluble modified metal salt and soluble cobalt salt are allocated to aqueous solution B with a concentration of 10 80wt%. According to the molar ratio of sodium alginate to cobalt salt=0.2-18, solution A is dripped into agitated solution B to obtain spherical colloid. Dry balls were obtained by filtration and drying of spherical colloids, and cobalt carbide modified by metal elements was obtained by calcination in an oxygen-free atmosphere. The invention has the advantages of simple method and low cost.

【技术实现步骤摘要】
一种直接成型的金属元素改性碳化钴材料的制备方法
本专利技术属于纳米材料制备技术，具体涉及一种直接成型的金属元素改性碳化钴材料的制备方法。
技术介绍
金属元素改性碳化钴材料在合成气转化等领域有着广泛的应用，目前，现有金属元素改性碳化钴材料的制备往往采用浸渍法或共沉淀法，但这种常用方法所制备的改性碳化钴材料存在金属元素分布不均匀、反应过程中容易团聚和发生相分离的缺点。此外，形成碳化钴的过程往往需要甲烷、一氧化碳等碳化剂，并且合成后的碳化钴材料还需要加入胶黏剂等进行成型过程，增加了合成材料的经济成本，并且成型用的胶黏剂也往往材料物化性质产生不确定影响从而制约材料的应用。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种方法简单，成本低的直接制备成型的金属元素改性碳化钴材料方法。海藻酸钠(SodiumAlginate，NaAlg，简称AGS)是从褐藻类的海带或马尾藻中提取的一种多糖碳水化合物，是由1，4-聚-13-D-甘露糖醛酸(简写：M)和a-L-古罗糖醛酸(简写：G)组成的一种线型聚合物，是海藻酸衍生物中的一种，所以有时也称褐藻酸钠或海带胶和海藻胶，其分子式为(C6H7O6Na)n，相对分子量在32000—200000左右，其结构单元分子量理论值为198.11。本专利技术是采用海藻酸钠作为交联剂，本专利技术的制备原理如下：本专利技术是利用了海藻酸钠可以在极其温和的条件下与金属离子发生快速的离子交换反应从而形成海藻酸盐水凝胶，即当有金属离子存在时，a-L-古罗糖醛酸单元上的Na离子与金属离子发生离子交换反应，a-L-古罗糖醛酸单元堆积形成交联网络结构，因此形成凝胶。本专利技术的制备方法，包括如下步骤：将海藻酸钠粉末在30―60℃下配置为浓度为14-60wt％均相水溶液A；按改性金属盐:钴盐摩尔比＝0.1―20，将可溶性改性金属盐与可溶性钴盐配置为浓度为10-80wt％的水溶液B；按海藻酸钠：钴盐摩尔比＝0.2－18，将溶液A逐滴滴入搅拌中的溶液B得到球状胶体；将所得球状胶体过滤、在60―120℃下真空干燥得到干球；在绝氧气氛下于300―1000度焙烧即得到成型的金属元素改性碳化钴材料。如上所述的金属元素是Ca、Ba、Nb、Rh、Pd、Pb、Cd、Ga、La、Zr、Ce、Zn、Mn、Cu、Fe、Cr、Mo、W中的一种。可溶性金属盐是氯化钙、硝酸钙、硫酸钙、氯化钡、硝酸钡、硫酸钡、氯化铌、硝酸铌、硫酸铌、氯化铑、硝酸铑、硫酸铑、氯化钯、硝酸钯、硫酸钯、氯化铂、硝酸铂、硫酸铂、氯化镉、硝酸镉、硫酸镉、氯化镓、硝酸镓、硫酸镓、氯化镧、硝酸镧、硫酸镧、氯化锆、硝酸锆、硫酸锆、氯化铈、硝酸铈、硫酸铈、氯化锌、硝酸锌、硫酸锌、氯化锰、硝酸锰、硫酸锰、氯化铜、硝酸铜、硫酸铜、氯化铁、硝酸铁、硫酸铁、氯化铬、硝酸铬、硫酸铬、钼酸铵或钨酸铵。如上所述的钴盐是氯化钴、硝酸钴或硫酸钴。如上所述的绝氧气氛是N2、Ar、He、CO、CO2、CH4。本专利技术所述的制备成型的金属元素改性碳化钴材料的方法流程简单，成本低，容易操作，可有望大量生产。通过调节海藻酸钠的引入量、调控金属元素与钴元素的比例，进而获得颗粒尺度均匀、结构规整的不同金属元素改性碳化钴材料。附图说明图1是成型Ce改性碳化钴材料具体实施方式下面结合具体实施案例，进一步阐述本专利技术，应理解这些实施例仅用于说明本专利技术二不用于限制本专利技术的范围，本领域技术人员对本专利技术的各种等价形式的修改均落于本申请所副权利要求所限定的范围。实施例1将100克的海藻酸钠粉末在50度下配置为200毫升的均相水溶液1；将硝酸铈与氯化钴(硝酸铈:氯化钴＝0.1，摩尔比)配置为100毫升的质量分数为10wt％的水溶液2；将溶液A采用注射器逐滴滴入搅拌中的溶液B得到球状胶体；将所得球状胶体过滤、在80度下真空干燥得到干球；在N2气氛下于300度焙烧即得到成型的铈改性碳化钴材料，其中按海藻酸钠：钴盐摩尔比＝8.7，铈与碳化钴(Co2C)的摩尔比为0.2。实施例2将10克的海藻酸钠粉末在30度下配置为20毫升的均相水溶液1；将硫酸锌与硝酸钴(硫酸锌:硝酸钴＝10，摩尔比)配置为200毫升的质量分数为50wt％的水溶液2；将溶液1采用注射器逐滴滴入搅拌中的溶液2得到球状胶体；将所得球状胶体过滤、在120度下真空干燥得到干球；在Ar气氛下于600度焙烧即得到成型的锌改性碳化钴材料，其中按海藻酸钠：钴盐摩尔比＝0.2，锌与碳化钴(Co2C)的摩尔比为20。实施例3将50克的海藻酸钠粉末在40度下配置为100毫升的均相水溶液1；将硝酸锰与硫酸钴(硝酸锰:硫酸钴＝1，摩尔比)配置为300毫升的质量分数为80wt％的水溶液2；将溶液1采用注射器逐滴滴入搅拌中的溶液2得到球状胶体；将所得球状胶体过滤、在100度下真空干燥得到干球；在CH4气氛下于400度焙烧即得到成型的锰改性碳化钴材料，其中按海藻酸钠：钴盐摩尔比＝0.5，锰与碳化钴(Co2C)的摩尔比为2。实施例4将25克的海藻酸钠粉末在35度下配置为150毫升的均相水溶液1；将氯化铜与硝酸钴(氯化铜:硝酸钴＝5，摩尔比)配置为150毫升的质量分数为30wt％的水溶液2；将溶液1采用注射器逐滴滴入搅拌中的溶液2得到球状胶体；将所得球状胶体过滤、在90度下真空干燥得到干球；在CO气氛下于500度焙烧即得到成型的铜改性碳化钴材料，其中按海藻酸钠：钴盐摩尔比＝0.9，铜与碳化钴(Co2C)的摩尔比为10。实施例5将75克的海藻酸钠粉末在45度下配置为50毫升的均相水溶液1；将氯化铁与氯化钴(氯化铁:氯化钴＝0.5，摩尔比)配置为250毫升的质量分数为60wt％的水溶液2；将溶液1采用注射器逐滴滴入搅拌中的溶液2得到球状胶体；将所得球状胶体过滤、在85度下真空干燥得到干球；在CH4气氛下于350度焙烧即得到成型的铁改性碳化钴材料，其中按海藻酸钠：钴盐摩尔比＝0.6，铁与碳化钴(Co2C)的摩尔比为1。实施例6将20克的海藻酸钠粉末在37度下配置为75毫升的均相水溶液1；将硝酸铬与硝酸钴(硝酸铬:硝酸钴＝0.8，摩尔比)配置为120毫升的质量分数为20wt％的水溶液2；将溶液1采用注射器逐滴滴入搅拌中的溶液2得到球状胶体；将所得球状胶体过滤、在115度下真空干燥得到干球；在He气氛下于800度焙烧即得到成型的铬改性碳化钴材料，其中按海藻酸钠：钴盐摩尔比＝1.4，铬与碳化钴(Co2C)的摩尔比为1.6。实施例7将40克的海藻酸钠粉末在44度下配置为125毫升的均相水溶液1；将硝酸锆与硫酸钴(硝酸锆:硫酸钴＝2.5，摩尔比)配置为180毫升的质量分数为40wt％的水溶液2；将溶液1采用注射器逐滴滴入搅拌中的溶液2得到球状胶体；将所得球状胶体过滤、在85度下真空干燥得到干球；在N2气氛下于700度焙烧即得到成型的锆改性碳化钴材料，其中按海藻酸钠：钴盐摩尔比＝1.3，锆与碳化钴(Co2C)的摩尔比为5。实施例8将35克的海藻酸钠粉末在47度下配置为90毫升的均相水溶液1；将钼酸铵与硝酸钴(钼酸铵:硝酸钴＝1.8，摩尔比)配置为230毫升的质量分数为70wt％的水溶液2；将溶液1采用注射器逐滴滴入搅拌中的溶液2得到球状胶体；将所得球状胶体过滤、在93度下真空干燥得到干球；在Ar气氛下于650度焙烧即得到成型的钼改性碳化钴本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种直接成型的金属元素改性碳化钴材料的制备方法，其特征在于包括如下步骤：将海藻酸钠粉末在30‑60℃下配置为浓度为14‑60wt%均相水溶液Ａ；按改性金属盐 : 钴盐摩尔比= 0.1‑20，将可溶性改性金属盐与可溶性钴盐配置为浓度为10‑80wt%的水溶液Ｂ；按海藻酸钠：钴盐摩尔比＝0.2‑18，将溶液Ａ逐滴滴入搅拌中的溶液Ｂ得到球状胶体；将所得球状胶体过滤、在60‑120℃下真空干燥得到干球；在绝氧气氛下于300‑1000度焙烧即得到成型的金属元素改性碳化钴材料。

【技术特征摘要】
1.一种直接成型的金属元素改性碳化钴材料的制备方法，其特征在于包括如下步骤：将海藻酸钠粉末在30-60℃下配置为浓度为14-60wt%均相水溶液Ａ；按改性金属盐:钴盐摩尔比=0.1-20，将可溶性改性金属盐与可溶性钴盐配置为浓度为10-80wt%的水溶液Ｂ；按海藻酸钠：钴盐摩尔比＝0.2-18，将溶液Ａ逐滴滴入搅拌中的溶液Ｂ得到球状胶体；将所得球状胶体过滤、在60-120℃下真空干燥得到干球；在绝氧气氛下于300-1000度焙烧即得到成型的金属元素改性碳化钴材料。2.如权利要求1所述的一种直接成型的金属元素改性碳化钴材料的制备方法，其特征在于所述的改性金属元素是Ca、Ba、Nb、Rh、Pd、Pb、Cd、Ga、La、Zr、Ce、Zn、Mn、Cu、Fe、Cr、Mo、W中的一种。3.如权利要求1所述的一种直接成型...

【专利技术属性】
技术研发人员：房克功，赵璐，李文斌，张立功，周娟，穆晓亮，
申请(专利权)人：中国科学院山西煤炭化学研究所，
类型：发明
国别省市：山西,14