本发明专利技术公开了一种Ni‑Nd共掺有序介孔氧化铝材料及其制备方法和应用。所述制备方法为：将P123、浓硝酸、异丙醇铝、六水合硝酸镍、六水合硝酸钕共同溶解于无水乙醇中，室温下搅拌至澄清后再继续搅拌以充分混合，得到均一澄清溶液A；将溶液A干燥至溶剂完全挥发，得到干凝胶固体B；将干凝胶固体B在400～800℃焙烧4～6小时，待自然冷却至室温即得到Ni‑Nd共掺杂有序介孔氧化铝材料C。本发明专利技术通过改变六水合硝酸镍和六水合硝酸钕的加入量可以得到不同比例Ni/Nd的OMA介孔材料。本发明专利技术方法工艺简单、绿色环保、合成周期短、产率高，在催化领域尤其是高温反应中具有难以估量的应用价值。
A Ni-Nd Co-doped Ordered Mesoporous Alumina Material and Its Preparation and Application
【技术实现步骤摘要】
一种Ni-Nd共掺有序介孔氧化铝材料及其制法和应用
本专利技术属于介孔材料领域，具体涉及一种Ni-Nd共掺有序介孔氧化铝材料及其制备方法和应用。
技术介绍
有序介孔材料具有比表面积大、孔径均一可调和热稳定性好等特点，在近些年来受到催化界科研工作者的广泛关注。有序介孔氧化铝(Orderedmesoporousalumina,OMA)，具有强度大、表面酸性强、与金属相互作用强等优点，在化工领域一直备受青睐。然而，由于OMA在制备过程中所使用的异丙醇铝(作为铝源)存在较强水解倾向，使得OMA的合成比有序介孔硅基材料更具难度。近些年通过溶剂挥发自组装(EISA)方法相继合成了众多有金属位点掺杂的系列OMA，极大拓展了该材料在催化领域中的应用范围。在诸多过渡金属中，第四周期VIII族的镍元素(Ni)，具有与贵金属相媲美的催化能力，已被广泛研究并应用于各种重要的工业催化反应中。稀土金属氧化物(如Y2O3、CeO2、Nd2O3)可作为金属助剂，改善催化材料的表面性质，进而提高其在高温反应中的稳定性。特别地，相关研究证明Nd2O3具有较强的储氧能力，可改善催化材料表面酸碱性，是修饰镍基催化剂的理想材料。催化剂的制备方法对改善材料的性能以及实现工业大规模应用等具有重要影响。目前，常见的OMA负载金属催化剂的制备方法有：浸渍法和一步合成法。传统浸渍法虽工艺简单且容易控制各组分的化学计量比，但经该方法制备的催化剂金属颗粒较大且分布不均匀，金属与载体相互作用较弱。一步合成法不仅耗时短、合成原材料不易流失，且所制备的催化剂金属颗粒小且分散度高，金属-载体相互作用强，具备更好的结构热稳定性，适合应用于工业上的高温反应。因此，寻求一种工艺简单、周期短、操作方便以及产率高的双金属掺杂有序介孔氧化铝材料制备方法已成为该领域的研究热点和重大挑战。
技术实现思路
针对现有技术中不足，本专利技术的目的首要目的在于提供一种孔道结构有序化的Ni-Nd共掺杂有序介孔氧化铝材料。本专利技术的另一目的在于公开上述Ni-Nd共掺杂有序介孔氧化铝材料的制备方法。该方法采用一步合成法不仅简化了操作过程，并且能降低合成过程中材料的损失从而可节省成本。本专利技术的再一目的在于公开上述Ni-Nd共掺杂有序介孔氧化铝材料的应用。为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种Ni-Nd共掺有序介孔氧化铝材料的制备方法，包括以下步骤：(1)将三嵌段共聚物P123(EO20PO70EO20)、浓硝酸、异丙醇铝(Al(OPri)3)、六水合硝酸镍(Ni(NO3)2·6H2O)和六水合硝酸钕(Nd(NO3)3·6H2O)共同溶解于无水乙醇中，室温下搅拌至澄清后继续搅拌以充分混合，得到均一澄清的溶液A；(2)将溶液A进行干燥直至溶剂完全挥发，得到干凝胶固体B；(3)将干凝胶固体B焙烧后，自然冷却至室温得到所述的Ni-Nd共掺有序介孔氧化铝材料。优选的，步骤(1)所述三嵌段共聚物P123：异丙醇铝的摩尔比为0.014～0.017：1。优选的，步骤(1)所述浓硝酸与三嵌段共聚物P123的体积质量比为1.6～1.8mL/g。优选的，步骤(1)所述无水乙醇与浓硝酸的体积比为12～15：1。优选的，步骤(1)所述Ni(NO3)2·6H2O与异丙醇铝的摩尔比0.02～0.06：1。优选的，步骤(1)所述Ni(NO3)2·6H2O和Nd(NO3)3·6H2O的摩尔比为1～8.5:1。优选的，步骤(1)所述室温为25～30℃。优选的，步骤(1)所述继续搅拌的时间为4～8h。优选的，步骤(2)所述将溶液A进行干燥具体为：在鼓风干燥箱中进行48～60h，温度为65～75℃的干燥，且在干燥过程中使用扎有孔洞的保鲜膜盖住装有溶液A的容器进行干燥。优选的，步骤(3)所述焙烧的气氛为静止空气，而非流动的空气流。优选的，步骤(3)所述焙烧的温度为400～800℃，所述焙烧的时间为4～6h。上述一种Ni-Nd共掺有序介孔氧化铝材料的制备方法制备得到的Ni-Nd共掺有序介孔氧化铝材料。所述Ni-Nd共掺有序介孔氧化铝材料的孔容为0.16～0.30cm3/g，孔径为9.22～12.04nm，比表面积为80～120m2/g。所述Ni-Nd共掺有序介孔氧化铝材料在甲烷-二氧化碳重整反应中的应用。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点和有益效果：(1)本专利技术采用的溶剂挥发自组装法能合成出高度有序、孔道规整、且具有高比表面积、孔径均一的Ni-Nd共掺杂有序介孔氧化铝材料；(2)本专利技术主要采用异丙醇铝、六水合硝酸镍、六水合硝酸钕、乙醇等原料，价格低廉、方便易得，并且对人体无毒无害，不会产生对环境有害的中间产物；(3)本专利技术合成过程简单明了，并且不会造成中间合成过程的原料损失；(4)本专利技术通过一步合成法将Ni-Nd共掺杂到有序介孔氧化铝材料上，可在一定范围内灵活改变Ni/Nd的摩尔比例。附图说明图1为实施例1～5所得产物的小角XRD衍射谱图。图2为实施例1～5所得产物的氮气吸附脱附等温线及孔径分布曲线谱图，其中A对应氮气吸附脱附等温线谱图，B对应孔径分布曲线谱图。具体实施方式下面结合实施例和附图对本专利技术作进一步详细的描述，但本专利技术的实施方式不限于此。本专利技术实施例所述浓硝酸的质量分数为67wt％。所述P123的分子式为PEO-PPO-PEO，分子量为5800。实施例1一种Ni-Nd共掺有序介孔氧化铝材料(记作NiNd(8.4:1)-OMA,括号内表示Ni(NO3)2·6H2O与Nd(NO3)3·6H2O的摩尔比)的制备方法，具体包含如下步骤：称取4.0gP123、9.39gAl(OPri)3(摩尔数为46mmol)、6.8mL浓硝酸、0.2674gNi(NO3)2·6H2O(摩尔数为0.92mmol)和0.0482gNd(NO3)3·6H2O(摩尔数为0.11mmol)共同溶解于82mL无水乙醇溶液中，在室温30℃下磁力搅拌至溶液澄清后，再继续搅拌8小时，得到混合溶液；随后将上述混合溶液置于鼓风干燥箱中，使用扎有小孔洞的保鲜膜盖住烧杯口，75℃下干燥60小时，自然冷却至室温得到浅绿色干凝胶，将其转移至坩埚中，置于箱式电阻炉中从室温以1℃/min的升温速率升至800℃，于空气氛围下焙烧4小时，自然冷却至室温，得到浅绿色固体，即所述的NiNd(8.4:1)-OMA。本实例所合成NiNd(8.4:1)-OMA的孔容为0.28cm3/g，孔径为9.81nm，比表面积为110m2/g。实施例2一种Ni-Nd共掺有序介孔氧化铝材料(记作NiNd(4.0:1)-OMA,括号内表示Ni(NO3)2·6H2O与Nd(NO3)3·6H2O的摩尔比)的制备方法，具体包含如下步骤：称取5.0gP123、12.58gAl(OPri)3(摩尔数为62mmol)、8.0mL浓硝酸、1.0744gNi(NO3)2·6H2O(摩尔数为3.69mmol)和0.4032gNd(NO3)3·6H2O(摩尔数为0.92mmol)共同溶解于96mL无水乙醇溶液中，在室温25℃下磁力搅拌至溶液澄清后，再继续搅拌4小时，得到混合液，随后将上述混合液置于鼓风干燥箱中，使用扎有小孔洞的保鲜膜盖住烧杯口，65℃下干燥48小时，自然冷却至室温得到浅绿色干凝胶，将其转移至坩埚中，置于箱式电阻炉本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种Ni‑Nd共掺有序介孔氧化铝材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将三嵌段共聚物P123、浓硝酸、异丙醇铝、六水合硝酸镍和六水合硝酸钕共同溶解于无水乙醇中，室温下搅拌至澄清后继续搅拌以充分混合，得到均一澄清的溶液A；(2)将溶液A进行干燥直至溶剂完全挥发，得到干凝胶固体B；(3)将干凝胶固体B焙烧后，自然冷却至室温得到所述的Ni‑Nd共掺有序介孔氧化铝材料。
【技术特征摘要】
1.一种Ni-Nd共掺有序介孔氧化铝材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将三嵌段共聚物P123、浓硝酸、异丙醇铝、六水合硝酸镍和六水合硝酸钕共同溶解于无水乙醇中，室温下搅拌至澄清后继续搅拌以充分混合，得到均一澄清的溶液A；(2)将溶液A进行干燥直至溶剂完全挥发，得到干凝胶固体B；(3)将干凝胶固体B焙烧后，自然冷却至室温得到所述的Ni-Nd共掺有序介孔氧化铝材料。2.根据权利要求1所述Ni-Nd共掺有序介孔氧化铝材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述三嵌段共聚物P123：异丙醇铝的摩尔比为0.014～0.017：1。3.根据权利要求2所述Ni-Nd共掺有序介孔氧化铝材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述浓硝酸与三嵌段共聚物P123的体积质量比为1.6～1.8mL/g。4.根据权利要求1或2所述Ni-Nd共掺有序介孔氧化铝材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述无水乙醇与浓硝酸的体积比为12～15：1。5.根据权利要求1或2所述Ni-Nd共掺有序介孔氧化铝材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述Ni(NO3)2...
【专利技术属性】
技术研发人员：李白滔，罗瑶，王秀军，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：广东,44
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