【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及无机材料领域，具体涉及一种多孔锌铝尖晶石纳米颗粒、其制备方法及用途。
技术介绍
1、锌铝尖晶石是一种重要的无机材料，因其具有较高的热稳定性、较低的表面酸性、较好的机械性能使得它被广泛用应用于催化领域作为催化剂或催化剂载体。同时，因该结构表现出半导体特性，在电子器件方面也有相关应用。目前制备该类尖晶石结构的制备方法主要有水热法、沉淀法、熔融固相反应法、机械化学合成法等。
2、中国专利cn 103449503a公开了一种纳米锌铝尖晶石的制备方法，主要是将锌盐加入水中溶解，加入铝源，搅拌10-30min，加入扩孔剂，搅拌，在20-100℃老化30-60min，干燥后在500-1200℃下焙烧，扩孔剂的加入量为0.5-30％，扩孔剂为蔗糖、丙三醇、碳酸铵、碳酸氢铵、聚苯乙烯乳液、聚乙二醇中的一种或几种。该制备方法焙烧温度较高，引入有机物作为扩孔剂成本高，所制得的锌铝尖晶石尺寸过大，不利于作为载体在催化材料中使用。
3、中国专利cn 106622204a公开了一种涉及锌铝尖晶石的氧化锌材料，以氧化物计，zno的含量为55-90％，比表面积为150-220m2/g。通过含铝的碳酸钠溶液和含锌溶液的非恒定ph交替滴定，制备锌铝类水滑石结构层状材料，经低温焙烧转化为均匀分散、高比表面的含锌铝尖晶石的氧化锌，可用于吸脱附硫材料、fcc催化剂降硫助剂及加氢脱硫载体。该专利制得的材料含zno量在55-90％，使用ph值为8.5-9.5的碱性条件滴定，比表面积最高能够达到220m2/g。
4、中国专利c
5、中国专利cn 106315639a公开了一种高纯znal2o4纳米颗粒的超声制备方法，先将铝粉和锌粉分别研磨，并分别进行超声水解，得到氢氧化铝胶体溶液和氢氧化锌胶体溶液，经干燥后磨碎得到氢氧化铝和氧化锌粉末，将氢氧化铝粉末焙烧后研磨的γ-al2o3，再将γ-al2o3粉末和氧化锌粉末混合后，超声活化，得到混合溶胶，后经干燥，研磨、焙烧后得znal2o4纳米颗粒。该专利的超声制备方法得到的纳米颗粒尺寸达到了100nm，也不利于作为催化载体。
6、现有的锌铝尖晶石制备方法或制备过程较为繁复，制备所得的结构多为微观颗粒尺寸(通常为10-100nm)较大的纳米结构，不利于活性位的产生或活性相的附着，因而在催化领域具有一定的局限性，尤其是在如co、co2、h2等为原料的小分子催化领域。因此，研发微观颗粒尺寸更小、比表面积更大的多孔尖晶石结构对该结构在催化领域应用拓展具有重要意义。
技术实现思路
1、为弥补现有技术中存在的不足，本专利技术的一个目的是提供一种多孔锌铝尖晶石纳米颗粒，其具有适宜的微观颗粒尺寸以及更大的比表面积，十分适合用于催化领域，尤其是在如co、co2、h2等为原料的小分子催化领域。
2、本专利技术的另一个目的是提供所述多孔锌铝尖晶石纳米颗粒的制备方法以及用途。
3、本专利技术提供的多孔锌铝尖晶石纳米颗粒具有2～10nm的平均粒径以及190～380m2/g的比表面积。
4、本专利技术提供的多孔锌铝尖晶石纳米颗粒的平均粒径可以为约2nm、约3nm、约4nm、约5nm、约6nm、约7nm、约8nm、约9nm、约10nm或可以为任意组合的粒径区间。在一些优选的实施方式中，所述多孔锌铝尖晶石纳米颗粒具有3～6nm的平均粒径。
5、本专利技术提供的多孔锌铝尖晶石纳米颗粒的比表面积可以为约190m2/g、约200m2/g、约230m2/g、约250m2/g、约280m2/g、约300m2/g、约320m2/g、约350m2/g、约380m2/g或可以为任意组合的比表面积区间。在一些优选的实施方式中，所述多孔锌铝尖晶石纳米颗粒的比表面积可以为230～350m2/g。
6、本专利技术提供的多孔锌铝尖晶石纳米颗粒具有“微孔”+“介孔”的多孔结构特征，按体积百分比计包括：5～13％的微孔(即孔径＜2nm)以及87～95％的介孔(即孔径为2～50nm)。在一些优选的实施方式中，所述多孔锌铝尖晶石纳米颗粒包括：5～13％的微孔、75～85％的2～10nm介孔以及7～12％的大于10nm介孔。
7、本专利技术提供的多孔锌铝尖晶石纳米颗粒的孔容积为0.3～1.2cm3/g。
8、通过xrd、透射电镜(tem)分析可知，本专利技术提供的多孔锌铝尖晶石纳米颗粒中几乎不含有分散的zno纳米颗粒(优选为不含有分散的氧化锌zno)，因而材料具有更加刚性的结构，性能方面更加耐水热并具有更好的热稳定性。本专利技术还提供了上述技术方案任一项所述的多孔锌铝尖晶石纳米颗粒的制备方法，包括以下步骤：
9、s1：分别配制体积为v的含zn2+和al3+的盐溶液以及沉淀剂溶液；
10、s2：在反应容器内加入ph值为9～10的碱液，然后将所述盐溶液和所述沉淀剂溶液以相同的速度并流滴入所述反应容器进行共沉淀，按体积计，滴入v的前20～50％时控制ph值为7～9，滴入剩余的溶液时控制ph值的下降幅度为1～20％；以及
11、s3：所述共沉淀结束之后进行老化，得到的固体物经干燥后在300～400℃下焙烧即得所述多孔锌铝尖晶石纳米颗粒。
12、本专利技术提供的制备方法采用共沉淀工艺，在温度、溶液流速、ph值等一系列工艺条件的共同作用下，原料经过共沉淀工艺形成前驱体，后经老化进一步稳定前驱体的微观结构形貌，随后经过干燥、低温焙烧形成本专利技术所述的多孔结构的尖晶石材料，其具有适宜作为催化剂载体的尺寸以及更大的比表面积。
13、本专利技术提供的制备方法中，所述含zn2+和al3+的盐溶液中，zn2+与al3+的摩尔比可以为0.5～1.5:2，例如可以为约0.5:2、约0.8:2、约1:2、约1.2:2、约1.5:2或可以为任意组合的摩尔比区间。用于形成盐溶液的金属离子来源可以为各自的可溶性盐或其水合物，例如可以为硝酸盐、碳酸盐、氯化物、硫酸盐或它们各自的水合物。
14、本专利技术提供的制备方法中，所述沉淀剂溶液中，沉淀剂可以为碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸钾、碳酸氢钾、碳酸铵、碳酸氢铵中的一种或多种，其浓度可以为0.1～0.5g/ml。在一些优选的实施方式中，沉淀剂可以为碳酸钠。
15、本专利技术提供的制备方法中，所述碱液可以为碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸钾、碳酸氢钾、碳酸铵、碳酸氢铵中的一种或多种所形成的水溶液，其浓度可以为0.05～2mol/l。碱液的种类可以和沉淀剂溶液相同，也可以不同本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种多孔锌铝尖晶石纳米颗粒，其特征在于，所述多孔锌铝尖晶石纳米颗粒具有2～10nm的平均粒径以及190～380m2/g的比表面积。
2.根据权利要求1所述的多孔锌铝尖晶石纳米颗粒，其特征在于，所述多孔锌铝尖晶石纳米颗粒具有3～6nm的平均粒径；和/或
3.根据权利要求1或2所述的多孔锌铝尖晶石纳米颗粒，其特征在于，按体积百分比计，所述多孔锌铝尖晶石纳米颗粒包括：5～13％的微孔以及87～95％的介孔；
4.根据权利要求1-3任一项所述的多孔锌铝尖晶石纳米颗粒，其特征在于，所述多孔锌铝尖晶石纳米颗粒的孔容积为0.3～1.2cm3/g。
5.权利要求1-4任一项所述的多孔锌铝尖晶石纳米颗粒的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述含Zn2+和Al3+的盐溶液中，Zn2+与Al3+的摩尔比为0.5～1.5:2；和/或
7.根据权利要求5或6所述的制备方法，其特征在于，所述碱液为碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸钾、碳酸氢钾、碳酸铵、碳酸氢铵中的一种或多种所形成的水溶液，其浓度
8.根据权利要求5-7任一项所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中，所述共沉淀的温度为60～80℃；和/或
9.根据权利要求5-8任一项所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S3中，所述老化与所述共沉淀为相同温度，老化时间为0.5～24h；和/或
10.权利要求1-4任一项所述的多孔锌铝尖晶石纳米颗粒或权利要求5-9任一项所述的制备方法制得的多孔锌铝尖晶石纳米颗粒作为催化剂载体的用途；优选地，所述催化剂为CO2加氢制甲醇的催化剂。
...【技术特征摘要】
1.一种多孔锌铝尖晶石纳米颗粒，其特征在于，所述多孔锌铝尖晶石纳米颗粒具有2～10nm的平均粒径以及190～380m2/g的比表面积。
2.根据权利要求1所述的多孔锌铝尖晶石纳米颗粒，其特征在于，所述多孔锌铝尖晶石纳米颗粒具有3～6nm的平均粒径；和/或
3.根据权利要求1或2所述的多孔锌铝尖晶石纳米颗粒，其特征在于，按体积百分比计，所述多孔锌铝尖晶石纳米颗粒包括：5～13％的微孔以及87～95％的介孔；
4.根据权利要求1-3任一项所述的多孔锌铝尖晶石纳米颗粒，其特征在于，所述多孔锌铝尖晶石纳米颗粒的孔容积为0.3～1.2cm3/g。
5.权利要求1-4任一项所述的多孔锌铝尖晶石纳米颗粒的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述含z...
【专利技术属性】
技术研发人员：徐晓颖，邱正璞，蒋复国，
申请(专利权)人：国家能源投资集团有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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