一种负载金属催化剂的多孔二氧化硅微球的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种负载金属催化剂的多孔二氧化硅微球的制备方法，具体涉及通过原位溶胶-凝胶法制备负载金属催化剂的多孔二氧化硅微球。
【背景技术】
[0002]多孔二氧化硅因其具有大量尺寸可控的孔道、良好的热稳定性和化学稳定性，以及广阔的应用范围和巨大的潜在应用价值，受到越来越广泛的关注。我国是一个水稻大国，每年稻壳的产量有数亿吨，常规的方法一般都是作为废弃物，不仅造成了资源的浪费，而且还会产生一系列的环境污染问题。稻壳中含有20%左右的无定形二氧化硅，稻壳中的二氧化硅是经过生物提纯不含有害杂质(如铅、砷)，适用于食品、牙膏、化妆品，医药等工业的需求，市场潜力巨大。如果能以稻壳为原料生产高纯度的多孔二氧化硅，则既可解决稻壳对环境的污染问题，还能带来可观的经济效益。S12M料因具有良好的化学稳定性、热稳定性、绝缘性，与硅半导体材料有良好的结合界面，并且廉价易得，因此，在催化剂载体、介质层、窗口材料及硅基光电子材料等领域得到了广泛的应用。多孔二氧化硅因其具有较大的比表面积、较窄的孔径分布和可以调变的孔径，增大催化剂的接触面积，加快反应速率，因此，作为各种金属固定化的载体具有良好的发展前景。专利CN104030302A —种二氧化硅微球的制备方法，其包括以下步骤:Step I，油相物质与助溶相物质混合；其中，所述油相物质为至少一种链烷烃与至少一种氯代烷烃的混合物，所述助溶相物质为醇、酮、醚、酯或其混合物；Step2，加入乳化剂，搅拌后加入硅酸钠溶胶，搅拌均匀；其中，所述乳化剂为非离子型乳化剂；Step3，加入硫酸进行反应。采用上述方案，本发明一次可以得到多种单分散、粒径均一的微米级二氧化硅微球，且所制得的不同尺寸微球易于分离，适用于液晶间隔物等微球应用领域。专利CN104003408A —种连续式可控的单分散二氧化硅微球的制备方法，该工艺包括成核步骤、生长步骤、分离步骤。该工艺可实现高球形度、窄粒径分布的单分散二氧化硅微球批量制备，本发明在二氧化硅微球种子的成核环节，反应体系为沸腾体系，强对流状态下传热、传质好，可以均相快速成核，并且可解决现有技术的团聚问题，反应时间短，并且得到粒径分布更窄的单分散微球种子。本发明采用一步生长或者多步生长，把成核和生长阶段分开，可以得到球形度高、粒径可控的单分散二氧化硅微球，且粒径分布偏差小于2%，性能更优。并且可根据实际需要，得到20?1000nm单分散二氧化硅微球的各种粒径大小的二氧化硅微球，可克服现有技术的诸多不足。专利CN104003410A—种单分散二氧化硅微球的制备方法，其采用季铵盐为相转移催化剂，氨水为催化剂，正硅酸酯为硅源，通过两相法合成所述二氧化硅微球。采用上述方案，本发明采用界面法结合液液相界面反应、相转移反应，催化反应机理合成二氧化硅微球，提供了纳米级二氧化硅的制造新工艺，制备得到的纳米级二氧化硅微球具有较好的均一性。
[0003]以上专利中，大部分专利主要的硅原是正硅酸酯，而本发明主要是利用稻壳中的高附加值产品二氧化硅作为原料，以木质素和聚乙二醇的协同作用对二氧化硅微球进行造孔，进而负载金属催化剂，研宄其在电化学方面的应用，对于这方面的研宄未见报道过。
【发明内容】
[0004]为实现本发明所提供的实验方案是:
[0005]首先利用碱液对稻壳进行液化，然后将稻壳分离的滤液、无水乙醇、蒸馏水按一定比例放入三口瓶中，控制接触温度为60-90°C，用酸溶液对滤液进行滴定，一边搅拌一边滴定，溶液的pH达到9时，向其中加入用少量无水乙醇溶解的聚乙二醇，反应2h后，继续用酸溶液对滤液进行滴定，使溶液的PH达到7?2，然后加入金属盐溶液继续反应4h，沉淀出一系列负载金属催化剂的木质素和二氧化硅质量比例不同的复合物，然后固液分离，干燥即可得到均匀的负载金属催化剂的lignin/Si02凝胶复合材料，然后在一定的温度下煅烧，即可得到负载金属催化剂的多孔二氧化硅微球。
[0006]为更好理解本发明，下面结合实施例对本发明做进一步地详细说明，但是本发明要求保护的范围并不局限于实施例表示的范围。
[0007]实施例1:首先利用碱液对稻壳进行液化，然后将稻壳分离的滤液、无水乙醇、蒸馏水按2: I: I比例放入三口瓶中，控制接触温度为90°C，用lmol/L盐酸溶液对滤液进行滴定，一边搅拌一边滴定，溶液的PH达到9时，向其中加入用少量无水乙醇溶解的聚乙二醇，反应2h后，继续用lmol/L盐酸溶液对滤液进行滴定，使溶液的pH达到7，然后加入AgNO3溶液继续反应4h，沉淀出负载金属银催化剂的木质素和二氧化硅复合物，然后固液分离，干燥即可得到均匀的负载金属催化剂的I ignin/S12凝胶复合材料，然后在500 °C的温度下煅烧2h，即可得到负载金属银催化剂的多孔二氧化硅微球。
[0008]实施例2:改变反应最后的pH为3，其他步骤同实施例1，得到负载金属银催化剂的多孔二氧化硅微球。
[0009]实施例3:改变金属盐为CuSO4,其他步骤同实施例1，得到负载金属铜催化剂的多孔二氧化硅微球。
【主权项】
1.一种负载金属催化剂的多孔二氧化硅微球的制备方法，具体步骤如下: 首先利用碱液对稻壳进行液化，然后将稻壳分离的滤液、无水乙醇、蒸馏水按一定比例放入三口瓶中，控制接触温度为60-90°C，用酸溶液对滤液进行滴定，一边搅拌一边滴定，溶液的pH达到9时，向其中加入用少量无水乙醇溶解的聚乙二醇，反应2h后，继续用酸溶液对滤液进行滴定，使溶液的pH达到7?2，然后加入金属盐溶液继续反应4h，沉淀出一系列负载金属催化剂的木质素和二氧化硅质量比例不同的复合物，然后固液分离，干燥即可得到均匀的负载金属催化剂的lignin/Si02凝胶复合材料，然后在一定的温度下煅烧，即可得到负载金属催化剂的多孔二氧化硅微球。
2.一种如权利要求1所述的一种负载金属催化剂的多孔二氧化硅微球的制备方法，其特征在于:金属盐可以是HAuCl4、AgN03、CuS04、Pd(NO3)2等。
3.一种如权利要求1所述的一种负载金属催化剂的多孔二氧化硅微球的制备方法，其特征在于:酸溶液可以是盐酸，硫酸等无机酸。
【专利摘要】本发明涉及一种负载金属催化剂的多孔二氧化硅微球的制备方法。针对“能源短缺”和“环境污染”两大难题，随着国内节能与新能源产业的推进，未来燃料电池材料的需要将日益扩大，本发明主要以稻壳为原料，首先用预处理剂处理稻壳，提取物中包括硅酸钠和木质素，采用溶胶-凝胶法，经过木质素和聚乙二醇的协同作用与硅酸钠水解形成的原硅酸表面羟基的凝聚作用制备出负载金属催化剂的多孔二氧化硅微球，以及在电化学中性能的研究。整个制备方法流程简单，原料廉价易得，同时可以显著降低成本。
【IPC分类】B01J23-50, B01J23-72
【公开号】CN104525191
【申请号】CN201410714077
【发明人】曲玉宁, 方升, 李明
【申请人】天津工业大学
【公开日】2015年4月22日
【申请日】2014年11月26日