一種鈀-介孔氧化硅核殼納米催化材料的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于納米核殼材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種鈀-介孔氧化娃核殼納米催化材料的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]核殼結(jié)構(gòu)的納米復(fù)合材料不僅具備核與殼兩種組分的功能，還可避免納米核發(fā)生團(tuán)聚或變形，廣泛應(yīng)用于催化、生物醫(yī)藥、儲(chǔ)能和吸附等領(lǐng)域。采用多孔殼層包覆金屬納米顆粒，在分離活性納米粒子核的同時(shí)，也可以提供分子進(jìn)出并接觸活性核的通道。其中，貴金屬鈀具有很好的催化活性，介孔氧化硅材料具有有序的介孔孔道、比表面積高、孔徑均一、孔容大、形貌可控、熱穩(wěn)定性高且表面易修飾，作為多孔殼層材料受到了人們的極大關(guān)注。
[0003]目前，鈀-介孔氧化硅核殼納米材料的相關(guān)報(bào)道較少，常用合成方法為兩步法，即預(yù)先通過還原法制備出鈀納米粒子溶液，再進(jìn)行介孔氧化硅殼層的包覆，制備過程繁瑣耗時(shí)。因此，發(fā)明一種簡(jiǎn)單便捷的合成路線來制備具有核殼結(jié)構(gòu)的鈀-介孔氧化硅核殼納米催化材料非常重要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種鈀-介孔氧化硅核殼納米催化材料的制備方法。
[0005]一種鈀-介孔氧化硅核殼納米催化材料的制備方法，其特征在于，該方法的具體步驟為:
(1)稱取十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)，加入去離子水及1Μ氫氧化鈉(NaOH)溶液，其中摩爾比CTAB:Na0H:H20=2-3.5:4_6:27800，使模板劑CTAB在堿性的水性體系下充分溶解，得到均勻澄清液；
(2)將步驟(1)制得澄清液在60°C下攪拌30分鐘后，加入0.1 Μ甲醛HCH0水溶液和0.05 Μ檸檬酸鈉Na3C6H507水溶液，接著加入0.1 Μ氯鈀酸鈉Na2PdCl4或者氯化鈀PdCl 2的鈀源水溶液，其中摩爾比HCH0:Na3C6H507:鈀源=1_2:1_2:2，使甲醛和檸檬酸鈉在水溶液中將鈀源還原成鈀納米粒子；
(3)將步驟(2)制得的鈀納米粒子水溶液在60°C下攪拌15分鐘后，加入正硅酸乙酯與乙醇，80°C繼續(xù)攪拌2小時(shí)，使正硅酸乙酯與表面活性劑CTAB膠束進(jìn)行交聯(lián)，在鈀核外包覆介孔氧化硅殼層，其中質(zhì)量比，正硅酸乙酯:CTAB:乙醇=0.26-0.4:0.05-0.1:1 ;將產(chǎn)生的沉淀離心，用水洗滌三次，再用乙醇洗滌兩次，置于烘箱內(nèi)50°C隔夜干燥，置于馬弗爐中500-600 °C焙燒4-6小時(shí)，得到鈀-介孔氧化硅核殼納米催化材料。
[0006]采用氫氧化鈉作為催化劑及調(diào)節(jié)溶液的堿度。
[0007]采用十六烷基三甲基溴化銨CTAB作為介觀結(jié)構(gòu)的模板劑。
[0008]鈀源為氯鈀酸鈉Na2PdCl4或者氯化鈀PdCl 2。
[0009]采用甲醛和檸檬酸鈉作為還原劑。
[0010]本發(fā)明提供了一種鈀-介孔氧化硅核殼納米催化材料的制備方法，采用氫氧化鈉作為催化劑，CTAB作為介觀結(jié)構(gòu)的模板劑，甲醛和檸檬酸鈉作為還原劑，通過簡(jiǎn)單便捷的合成路線一步得到具有核殼結(jié)構(gòu)的鈀-介孔氧化硅納米催化材料。
【附圖說明】
[0011]圖1為本發(fā)明實(shí)施例1合成的鈀-介孔氧化硅核殼納米催化材料的掃描電鏡圖。
[0012]圖2為本發(fā)明實(shí)施例1合成的鈀-介孔氧化硅核殼納米催化材料的透射電鏡圖。
[0013]圖3為本發(fā)明實(shí)施例2合成的鈀-介孔氧化硅核殼納米催化材料的掃描電鏡圖。
[0014]圖4為本發(fā)明實(shí)施例2合成的鈀-介孔氧化硅核殼納米催化材料的透射電鏡圖。
[0015]圖5為本發(fā)明實(shí)施例3合成的鈀-介孔氧化硅核殼納米催化材料的掃描電鏡圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016]本發(fā)明通過下面的具體實(shí)例進(jìn)行詳細(xì)描述，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不受限于這些實(shí)施例。
[0017]實(shí)施例1:
(1)稱量0.1g CTAB，加入50 mL去離子水及0.5 mL 1 Μ氫氧化鈉溶液，使模板劑CTAB在堿性的水性體系下充分溶解，得到均勻澄清液；
(2)60°C下攪拌30分鐘后，加入1.25 mL 0.1 Μ甲醛水溶液和1.25 mL 0.05 Μ檸檬酸鈉水溶液，接著加入1.25 mL 0.1 Μ氯鈀酸鈉Na2PdCl4水溶液，使甲醛和檸檬酸鈉將氯鈀酸鈉還原成鈀納米粒子；
(3)60°C下攪拌15分鐘后，加入0.5 g正硅酸乙酯與1.5 g乙醇的混合液，80°C繼續(xù)攪拌2小時(shí)，使正硅酸乙酯與表面活性劑CTAB膠束進(jìn)行交聯(lián)，在鈀核外包覆介孔氧化硅殼層。將產(chǎn)生的沉淀離心，用水洗滌三次，再用乙醇洗滌兩次，置于烘箱內(nèi)50°C隔夜干燥，置于馬弗爐中500°C焙燒6小時(shí)，得到鈀-介孔氧化硅核殼納米催化材料。圖1為該核殼納米材料的掃描電鏡照片，圖2為該核殼納米材料的透射電鏡照片。
[0018]實(shí)施例2:
(1)稱量0.075g CTAB，加入50 mL去離子水及0.4 mL 1 Μ氫氧化鈉溶液，使模板劑CTAB在堿性的水性體系下充分溶解，得到均勻澄清液；
(2)60°C下攪拌30分鐘后，加入0.375 mL 0.1 Μ甲醛水溶液和1.5 mL 0.05 Μ檸檬酸鈉水溶液，接著加入0.75 mL 0.1 Μ氯化鈀PdCl2水溶液，使甲醛和檸檬酸鈉將氯化鈀還原成鈀納米粒子；
(3)60°C下攪拌15分鐘后，加入0.6 g正硅酸乙酯與1.5 g乙醇的混合液，80°C繼續(xù)攪拌2小時(shí)，使正硅酸乙酯與表面活性劑CTAB膠束進(jìn)行交聯(lián)，在鈀核外包覆介孔氧化硅殼層。將產(chǎn)生的沉淀離心，用水洗滌三次，再用乙醇洗滌兩次，置于烘箱內(nèi)50°C隔夜干燥，置于馬弗爐中600°C焙燒4小時(shí)，得到鈀-介孔氧化硅核殼納米催化材料。圖3為該核殼納米材料的掃描電鏡照片，圖4為該核殼納米材料的透射電鏡照片。
[0019]實(shí)施例3:
(1)稱量0.125 g CTAB，加入50 mL去離子水及0.6 mL 1 Μ氫氧化鈉溶液，使模板劑CTAB在堿性的水性體系下充分溶解，得到均勻澄清液；
(2)60°C下攪拌30分鐘后，加入0.75 mL 0.1 Μ甲醛水溶液和1.5 mL 0.05 Μ檸檬酸鈉水溶液，接著加入1.0 mL 0.1 Μ氯鈀酸鈉Na2PdCl4水溶液，使甲醛和梓檬酸鈉將氯鈀酸鈉還原成鈀納米粒子；
(3)60°C下攪拌15分鐘后，加入0.4 g正硅酸乙酯與1.5 g乙醇的混合液，80°C繼續(xù)攪拌2小時(shí)，使正硅酸乙酯與表面活性劑CTAB膠束進(jìn)行交聯(lián)，在鈀核外包覆介孔氧化硅殼層。將產(chǎn)生的沉淀離心，用水洗滌三次，再用乙醇洗滌兩次，置于烘箱內(nèi)50°C隔夜干燥，置于馬弗爐中550°C焙燒5小時(shí)，得到鈀-介孔氧化硅核殼納米催化材料。圖5為該核殼納米材料的掃描電鏡照片。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種鈀-介孔氧化硅核殼納米催化材料的制備方法，其特征在于，該方法的具體步驟為: (1)稱取十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)，加入去離子水及1Μ氫氧化鈉(NaOH)溶液，其中摩爾比CTAB:Na0H:H20=2-3.5:4_6:27800，使模板劑CTAB在堿性的水性體系下充分溶解，得到均勻澄清液； (2)將步驟(1)制得澄清液在60°C下攪拌30分鐘后，加入0.1 Μ甲醛HCH0水溶液和0.05 Μ檸檬酸鈉Na3C6H507水溶液，接著加入0.1 Μ氯鈀酸鈉Na2PdCl4或者氯化鈀PdCl 2的鈀源水溶液，其中摩爾比HCH0:Na3C6H507:鈀源=1_2:1_2:2，使甲醛和檸檬酸鈉在水溶液中將鈀源還原成鈀納米粒子； (3)將步驟(2)制得的鈀納米粒子水溶液在60°C下攪拌15分鐘后，加入正硅酸乙酯與乙醇，80°C繼續(xù)攪拌2小時(shí)，使正硅酸乙酯與表面活性劑CTAB膠束進(jìn)行交聯(lián)，在鈀核外包覆介孔氧化硅殼層，其中質(zhì)量比，正硅酸乙酯:CTAB:乙醇=0.26-0.4:0.05-0.1:1 ;將產(chǎn)生的沉淀離心，用水洗滌三次，再用乙醇洗滌兩次，置于烘箱內(nèi)50°C隔夜干燥，置于馬弗爐中500-600 °C焙燒4-6小時(shí)，得到鈀-介孔氧化硅核殼納米催化材料。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鈀-介孔氧化硅核殼納米催化材料的制備方法，其特征在于，采用氫氧化鈉作為催化劑及調(diào)節(jié)溶液的堿度。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鈀-介孔氧化娃核殼納米催化材料的制備方法，其特征在于，采用十六烷基三甲基溴化銨CTAB作為介觀結(jié)構(gòu)的模板劑。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鈀-介孔氧化娃核殼納米催化材料的制備方法，其特征在于，鈀源為氯鈀酸鈉Na2PdCl4或者氯化鈀PdCl 2。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鈀-介孔氧化娃核殼納米催化材料的制備方法，其特征在于，采用甲醛和檸檬酸鈉作為還原劑。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種鈀-介孔氧化硅核殼納米催化材料的制備方法，采用氫氧化鈉作為催化劑，CTAB作為介觀結(jié)構(gòu)的模板劑，甲醛和檸檬酸鈉作為還原劑，通過簡(jiǎn)單便捷的合成路線一步得到具有核殼結(jié)構(gòu)的鈀-介孔氧化硅納米材料。首先，在堿性的水性體系下，使模板劑CTAB充分溶解；然后，加入甲醛和檸檬酸鈉，將鈀源還原成鈀納米粒子；最后，使正硅酸乙酯與表面活性劑CTAB膠束進(jìn)行交聯(lián)，在鈀核外包覆介孔氧化硅殼層，即可得到鈀-介孔氧化硅核殼納米材料。由于貴金屬鈀具有很好的催化活性，氧化硅殼層的介孔孔道可以提供分子進(jìn)出并接觸活性核的通道，該鈀-介孔氧化硅核殼材料可應(yīng)用于催化領(lǐng)域。
【IPC分類】B01J23/44
【公開號(hào)】CN105251480
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510686766
【發(fā)明人】何丹農(nóng), 陳俊琛, 李玉真, 張春明
【申請(qǐng)人】上海納米技術(shù)及應(yīng)用國(guó)家工程研究中心有限公司
【公開日】2016年1月20日
【申請(qǐng)日】2015年10月22日