一种钯改性孔状氧化铌材料的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种钯改性孔状氧化铌材料的制备方法。该材料的制备方法利用一步焙烧法，即是将三聚氰胺、含有Nb

【技术实现步骤摘要】
一种钯改性孔状氧化铌材料的制备方法


[0001]本专利技术属于材料合成
，具体涉及到一种钯改性孔状氧化铌材料的制备方法。

技术介绍

[0002]钯改性氧化铌材料由于其独特的酸性和氧化还原性质，在催化领域、传感器和电极电池中有巨大的应用前景。具体而言，针对催化过程中，催化剂上的孔状结构有利于暴露活性位点和底物的吸附，从而提高反应速率。此外，小尺寸的钯颗粒在反应表现出独特活性(Nat.Commun.2020,11,48.)。因此，相比较块体较大的钯改性氧化铌材料，在一些情况下制备特定小颗粒钯改性孔状氧化铌材料，将会在催化反应中表现出更加优异的性能。
[0003]目前报道的钯改性氧化铌材料的制备方法，主要是先制备氧化铌载体，再在氧化铌载体上进一步引入钯颗粒(Catal.Sci.Technol.2018,8,6129.；ACS Catal.2020,10,1381.；Adv.Sci.2016,3,1600189.)。其中，合成氧化铌载体时，往往伴随着长时间的水热和苛刻的酸碱条件。此外，引入钯颗粒时引入的溶剂需要后处理除去，制备材料周期相对较长。目前开发一步法制备钯改性氧化铌材料的制备方法鲜有报道。根据之前的文献报道(Angew.Chem.Int.Ed.2017,27,3992-3996.)，三聚氰胺可作为孔状的纳米片材料的模板剂，此外胺类和钯盐之间可能存在络合作用，因此在铌盐和钯盐前驱体中引入三聚氰胺可以用来合成钯改性孔状氧化铌材料。
[0004]材料结构决定了材料的性能，因此，开发一种可靠的钯改性孔状氧化铌材料的合成方法具有重要的意义。本文中利用铌盐、钯盐和三聚氰胺为一步法制备出钯改性孔状氧化铌材料。因为其独特的结构性质，在催化、电极材料和传感器等领域具有潜在的应用。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供了一种一步法制备钯改性孔状氧化铌材料的制备方法，该方法在于实现由铌盐和钯盐一步焙烧出钯改性氧化铌材料，同时氧化铌的多孔结构有利于扩散，较小的钯颗粒拥有独特的氧化还原性能，可适用于催化、电容器和传感器等材料领域。
[0006]本专利技术涉及一种孔状的钯改性孔状氧化铌材料的制备方法。按照Nb
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和三聚氰胺为1:5～1:20的摩尔比例，钯盐和Nb
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为1:10～1:50的摩尔比例，将含有Nb
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(草酸铌、草酸铌铵和乙醇铌)、钯盐(硝酸钯、醋酸钯和乙酰丙酮钯)和三聚氰胺分散到乙醇里，置于圆底烧瓶中，在50～150℃将溶剂蒸发，冷却至室温，然后转移至坩埚中，以2～20℃/min的升温速率从室温升至500～700℃焙烧，焙烧1～10h。冷却至室温后，得到该钯改性孔状氧化铌材料。该合成方法上提供了钯改性孔状氧化铌材料的一步法合成路线，不同于文献报道。该材料的制备原理是：通过控制钯盐、Nb
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和三聚氰胺的摩尔量比例来，实现对钯盐和三聚氰胺之间作用的调控，再通过焙烧温度和时间控制模板剂(三聚氰胺)被烧除的速度，从而控制钯改性孔状氧化铌材料的孔容分布。
[0007]不同铌离子化合物对材料合成有重要的影响。这归因于铌离子化合物的酸性不
同，导致离子稳定性差异，存在的形式因此有所不同，进而影响氧化铌材料的孔状结构。本文中五价铌离子可以为草酸铌、草酸铌铵和乙醇铌的一种或者多种，较佳的五价铌离子化合物为：草酸铌和草酸铌铵的一种或者多种，最佳的五价铌离子化合物为：草酸铌铵。
[0008]钯盐的选择对合成材料也有重要的影响。不同的钯盐在不同的浓度下，不同的pH值有不同的形式，对于合成钯改性孔状氧化铌材料有很重要的影响。钯盐的种类可以为硝酸钯、醋酸钯和乙酰丙酮钯中的一种或二种以上，较佳的钯盐种类为：醋酸钯和乙酰丙酮钯中的一种或者二种，最佳钯盐种类为：醋酸钯。
[0009]除选择适合的铌离子化合物和钯盐，材料的合成关键还在于合理调控干燥温度、焙烧温度、焙烧时间以及Nb
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、钯盐和三聚氰胺的摩尔比例等。
[0010]适合的Nb
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和三聚氰胺的摩尔比例是：1:5～1:20，较佳的Nb
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和三聚氰胺的摩尔比例是：1:8～1:15，最佳的Nb
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和三聚氰胺的摩尔比例是：1:10～1:12。适合的钯盐和Nb
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的摩尔比例是：1:10～1:50，较佳的钯盐和Nb
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的摩尔比例是：1:20～1:40，最佳的钯盐和Nb
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的摩尔比例是：1:30～1:35。适合的乙醇溶剂蒸发温度：50～150℃，较佳的乙醇溶剂蒸发温度：70～130℃，最佳的乙醇溶剂蒸发温度：100～110℃。适合的焙烧升温速率：2～20℃/min，较佳的焙烧升温速率：5～15℃/min，最佳的焙烧升温速率：8～10℃/min。适合的焙烧温度：500～700℃/min，较佳的焙烧温度：550～650℃/min，最佳的焙烧温度：610～630℃/min。适合的焙烧保温时间：1～10h，较佳的焙烧保温时间：3～8h，最佳的焙烧保温时间：4～5h。适合的乙醇的用量为5～50mL
乙醇
/g
三聚氰胺
。(每加入1g三聚氰胺需要5～50mL的乙醇)。较佳的乙醇的用量为10～40mL
乙醇
/g
三聚氰胺
。最佳的乙醇的用量为20～30mL
乙醇
/g
三聚氰胺
。
[0011]本专利技术涉及一种钯改性孔状氧化铌材料的制备方法，优点在于可以实现一步法实现钯改性孔状氧化铌材料的制备，可以实现小颗粒钯(＜5nm)的制备，同时避免以往制备氧化铌载体的长时间水热过程及其所使用苛刻的酸碱条件。该制备方法简单、合成控制容易。可适用于催化、电容器和传感器等材料领域。
附图说明
[0012]图1为实施例33制备的钯改性孔状氧化铌材料的透射电镜图(图示中黄色圆圈内为小粒径钯颗粒)。
[0013]图2为实施例42和43制备的钯改性氧化铌材料在催化苄胺氧化到N-苄烯丁胺的收率比较。
具体实施方式
[0014]为了对本专利技术进行进一步详细说明，下面给出几个具体实施案例，但本专利技术不限于这些实施例。
[0015]实施例1：
[0016]将0.6306g的三聚氰胺、0.5380g的草酸铌和0.0230g的硝酸钯分散在30mL乙醇中搅拌，将混合液转入圆底烧瓶内，放入温度为105℃的油浴内干燥溶剂。干燥后冷却至室温，转移至坩埚中，10℃/min的升温速率升至650℃焙烧4h，冷却至室温得到钯改性孔状氧化铌材料。使用Micromeritics ASAP 2010物理吸附仪测定样品的孔体积，测试前将样品在120℃下真空处理12h以上，使真空度达到10-6
torr左右，再在液氮温度下(-196℃)下进行测试。
氮气吸附脱附实验表明该材料的孔体积为0.22cm3/g，孔径分布为1-24nm。使用JEM-2100F透射电子显微镜观察本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种钯改性孔状氧化铌材料的制备方法，其特征在于：将三聚氰胺以及含有Nb
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的化合物和钯的金属盐分散在乙醇溶剂中搅拌，在50～150℃将溶剂蒸发，冷却室温，然后转移至坩埚中，以2～20℃/min的升温速率从室温升至500～700℃焙烧，焙烧1～10h；冷却至室温后，得到所述钯改性孔状氧化铌材料。2.按照权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述含Nb
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的化合物为草酸铌、草酸铌铵和乙醇铌中的一种或二种以上；所述含有钯的金属盐为硝酸钯、醋酸钯和乙酰丙酮钯中的一种或二种以上。3.按照权利要求1所述的制备方法，其特征在于：蒸发乙醇溶剂温度为75～105℃。4.按照权利要求1所述的制备方法，其特征在于：从室温升至焙烧温度的升温速度5～15℃/min，焙烧温度550～650℃，焙烧时间4～8h。5.按照权利要求1所述的制备方法，其特征在于：乙醇的用量为5～50mL
乙醇
/g
三聚氰...

【专利技术属性】
技术研发人员：王峰，苏凯艺，高著衍，刘诗阳，王雪原，
申请(专利权)人：中国科学院大连化学物理研究所，
类型：发明
国别省市：