CN105664933B - 一种后负载纳米金属制备具有催化性能的连续SiO2/纳米金属气凝胶纤维的方法 - Google Patents

一种后负载纳米金属制备具有催化性能的连续SiO2/纳米金属气凝胶纤维的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种后负载纳米金属制备具有催化性能的连续SiO2/纳米金属气凝胶纤维的方法。方法包括:将硅酸盐或硅醇溶胶配制成纺丝原液;在凝固槽内加入酸性溶液作为凝固浴;将纺丝原液注入凝固浴内,进行反应湿法纺丝,得到原硅酸/硅酸盐纤维,卷绕,然后陈化,用去离子水洗涤至中性,然后浸入到金属盐溶液中,取出后取出表面溶剂,浸入还原剂中,用去离子水洗涤至中性,使用去离子水或乙醇进行置换,干燥,即得。本发明的方法中原料便宜易得、反应过程简单、可纺性好,所得气凝胶纤维具有丰富的孔洞、高的比表面积、耐高温、耐化学腐蚀,同时纤维比表面积、纳米金属负载量可调。

Description

一种后负载纳米金属制备具有催化性能的连续SiO2/纳米金属 气凝胶纤维的方法
技术领域
本发明属于气凝胶纤维的制备领域,特别涉及一种后负载纳米金属制备具有催化性能的连续SiO2/纳米金属气凝胶纤维的方法。
背景技术
在化学反应里能改变反应物化学反应速率(既能提高也能降低)而不改变化学平衡,且本身的质量和化学性质在化学反应前后都没有发生改变的物质叫催化剂。在实际生产中,催化剂往往会比较昂贵。为尽可能减少催化剂的用量,提高催化剂的效率,往往需要扩大其比表面,将其制成纳米颗粒。为了支持活性组分,使催化剂具有特定的物理性状,往往将催化剂负载在可以实现物质在内部传输的具有开放性孔洞的多孔材料,气凝胶就是具有开放性孔洞的多孔材料的典型代表。
气凝胶(aerogel)是指凝胶中的空间网络结构中充满的介质不是溶剂而是气体,外表呈固体状的特殊凝胶,因为其内部几乎没有溶剂成分,因此也被称为干凝胶。气凝胶是一种低密度的纳米多孔非晶态固体材料,具有独特的结构,其固体相形成空间网络结构,网络结构及网络间的孔隙结构都为纳米级别。因其结构的独特性,使气凝胶同样具有很多独特性能,如高孔隙率、高比表面、强吸附性、低密度、低声阻抗、低导热率、低折射等。
SiO2气凝胶其高比表面积可以提供大量的反应/相互作用活性中心,特别有利于与界面作用相关的过程,例如吸附、催化和电化学作用;其孔道可作为多功能存储器及单分散的纳米反应器;其特殊的纳米孔道及形状为交叉学科的研究带来了及其丰富的空间和场所,例如生物分子、药物分子、反应物分子在纳米孔道内的扩散行为、与活性中心的接触性能、反应活性等都与孔结构有密切的关系;而其纳米尺度的网络结构所带来的表面效应和量子尺寸效应,使一些经过功能化改性的SiO2气凝胶材料在传感器、锂电池和纳米器件中展现出优异的性能;其低热导率使其在隔热墙、隔热窗、帐篷隔热层等领域有巨大应用前景。正是气凝胶在微观界面结构及材料性能上的独特优势,使它们成为材料研究领域的热点之一。
气凝胶的性能除了与其微观形貌有关之外,与多孔复合材料的宏观形貌也有重要关系。对于SiO2气凝胶材料,现如今已有大量的文献报道了零维粉末、二维薄膜、三维块体,但对一维的SiO2气凝胶纤维却很少报道。这主要是因为相比较其他维度的多孔材料,纤维状多孔材料对制备原料、制备条件等方面有更多的要求。然而,纤维状多孔材料却有着其它维度材料所不具备的优异性能。以负载金属Ag的多孔材料来催化乙醇转化为乙醛的反应为例,乙醇与催化剂Ag接触难易程度决定了材料的催化效率。与三维的块状材料及二维的膜状材料相比,纤维材料提高了与乙醇蒸汽直接接触的面积,同时乙醇蒸汽在材料内的传输距离大大缩短,更容易与催化剂Ag接触,提高了催化剂作用效率。与零维的粉末相比,粉末在没有外界支撑材料及外力作用下会发生堆叠,与乙醇蒸汽的接触面积大大下降,而堆叠在中间的催化剂利用率很低。另外,粉末状也不便于使用,尤其体现在液体催化领域。目前关于具有催化性能的连续SiO2/纳米金属气凝胶纤维的文献还未见报道。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种后负载纳米金属制备具有催化性能的连续SiO2/ 纳米金属气凝胶纤维的方法,该方法具有原料便宜易得、反应过程简单、可纺性好的特点;所制得的无机SiO2纤维具有丰富的孔洞、超高的比表面积、耐高温、耐化学腐蚀,同时纤维比表面积、金属催化剂负载量可调。
本发明的一种后负载纳米金属制备具有催化性能的连续SiO2/纳米金属气凝胶纤维的方法,包括:
(1)将硅酸盐或硅醇溶胶配制成纺丝原液;
(2)在凝固槽内加入酸性溶液作为凝固浴;
(3)将步骤(1)中的纺丝原液注入步骤(2)中的凝固浴内,进行反应湿法纺丝,得到原硅酸/硅酸盐纤维;纺丝原液遇到凝固浴酸发生快速的强酸制弱酸反应生成固相原硅酸,实现湿法纺丝所要求的快速液固相转变,形成原硅酸/硅酸盐纤维,此过程同时发生溶胶凝胶化;
(4)对步骤(3)中的原硅酸/硅酸盐纤维进行卷绕;
(5)将步骤(4)中卷绕后得到的纤维浸入到陈化溶液中,常温陈化2~10天;使原硅酸 /硅酸盐纤维进一步发生溶胶凝胶化,实现由原硅酸/硅酸盐纤维向SiO2纤维转变,同时形成大量孔洞;
(6)将步骤(5)中陈化后的纤维用去离子水洗涤至中性,然后浸入到金属盐溶液中30 min,取出后去除表面溶剂,浸入还原剂中30min,用去离子水洗涤至中性,使用去离子水或乙醇进行溶剂置换,干燥,得到具有催化性能的连续SiO2/纳米金属气凝胶纤维;重复操作(浸入到金属盐溶液中30min,取出后取出表面溶剂,浸入还原剂中30min)1-5次,使孔洞中纳米金属颗粒有较大负载量
所述步骤(1)中硅酸盐为钠水玻璃、钾水玻璃或九水硅酸钠,硅醇溶胶为正硅酸乙酯、甲基三乙氧基硅烷、甲基三甲氧基硅烷或苯基三甲氧基硅烷在稀酸条件下水解成的溶胶。
所述步骤(1)中纺丝原液的规格为:钠水玻璃、钾水玻璃的模数为2~3,波美度为35~50,九水硅酸钠直接加热成溶液无需再加溶剂,硅醇溶胶的粘度为0.01~0.1Pa·S,硅含量大于10 wt%。
所述步骤(2)中酸性溶液为浓度为0.2mol/L~0.8mol/L的稀硫酸溶液、浓度为0.4mol/L~1.2mol/L的稀盐酸溶液或浓度为12mol/L~15mol/L的醋酸。
所述步骤(3)中反应湿法纺丝的条件为常温常压。
所述步骤(4)中卷绕的速度为0.1~2m/s。
所述步骤(5)中陈化溶液为配制低浓度酸溶液:浓度为0.005mol/L~0.1mol/L的稀硫酸溶液、浓度为0.01mol/L~0.2mol/L的稀盐酸溶液或浓度为0.005mol/L~0.1mol/L的草酸。
所述步骤(6)中金属盐为AgNO3、CuSO4、CuCl3、氯金酸或氯铂酸。
所述步骤(6)中还原剂为NaBH4、KBH4、抗坏血酸、水合肼或柠檬酸钠。
所述步骤(6)中干燥为冷冻干燥或超临界干燥。
本发明的后负载纳米金属制备具有催化性能的连续SiO2/纳米金属气凝胶纤维的孔洞在纳米尺度范围,且可以通过改变制备条件来调节比表面积大小。
本发明的制备方法结合SiO2气凝胶纤维制备过程与纳米金属原位制备特点,在SiO2气凝胶纤维制备过程中,陈化后先进行纳米金属液相还原的原位制备,再进行干燥,从而得到最终的具有催化性能的连续SiO2/纳米金属气凝胶纤维。
本发明以硅酸盐及硅醇溶胶为纺丝原液,利用强酸制弱酸及溶胶凝胶化原理,通过反应纺丝及陈化实现连续SiO2凝胶纤维的制备,在通过液相还原法对气凝胶纤维进行纳米金属的负载,最后通过冷冻干燥或超临界干燥得到具有催化性能的连续SiO2/纳米金属气凝胶纤维,具有创新性。所制备的具有催化性能的连续SiO2/纳米金属气凝胶纤维在催化等一系列领域里都有更突出的优势,有十分巨大的潜在需求,具有实用性。
本发明中具有催化性能的连续SiO2/纳米金属气凝胶纤维的制备方法,是将廉价的硅酸盐或硅醇溶胶作为纺丝原液,以不同酸性溶液作为凝固浴,通过硅酸盐及硅醇溶胶与酸发生强酸制弱酸反应并发生溶胶凝胶化,部分生成固相的原硅酸,得到原硅酸/硅酸盐纤维,通过卷绕辊将纤维进行收卷。随后,将收卷的原硅酸/硅酸盐纤维浸泡在低浓度酸性溶液中进行陈化,通过陈化过程使纤维进一步进行溶胶凝胶化,实现由原硅酸/硅酸盐纤维向SiO2多孔纤维转变,同时形成大量孔洞。陈化之后,将纤维置于纳米金属前驱体溶液中,然后使纳米金属前驱体反应生成纳米金属,生成的纳米金属附着在SiO2多孔纤维的表面或纤维孔洞内。使用去离子水进行洗涤,然后使用乙醇进行溶剂置换,最后通过冷冻干燥或超临界干燥得到最终具有催化性能的连续SiO2/纳米金属气凝胶纤维。本发明所使用的方法具有原料便宜易得、反应过程简单、可纺性好的特点,利用SiO2气凝胶纤维多孔性的特点及液相还原纳米金属原位制备技术,实现SiO2气凝胶纤维对纳米金属的负载。所制得的SiO2/纳米金属气凝胶纤维具有丰富的孔洞、高的比表面积、耐高温、耐化学腐蚀,同时纤维比表面积、纳米金属负载量可调。
有益效果
本发明的该方法具有原料便宜易得、反应过程简单、可纺性好的特点;制得的无机SiO2纤维具有丰富的孔洞、超高的比表面积、耐高温、耐化学腐蚀,同时纤维比表面积、金属催化剂负载量可调。
具体实施方式
下面结合具体实施例,进一步阐述本发明。应理解,这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解,在阅读了本发明讲授的内容之后,本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改,这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
实施例1
以模数为2,50波美度的钠水玻璃为纺丝原液,以0.8mol/L的稀硫酸溶液为凝固浴,进行反应湿法纺丝。将凝固浴中形成的原硅酸/硅酸盐纤维以0.1m/s的卷绕速度进行卷绕。卷绕后的纤维浸入0.005mol/L的稀硫酸10天进行陈化,实现由原硅酸/硅酸盐纤维向SiO2纤维转变,同时形成大量孔洞。陈化后,将纤维用去离子水洗涤,直至中性。将得到的SiO2多孔纤维浸入0.01mol/L的AgNO3溶液中10min,取出,去除表面溶剂,浸入0.05mol/L的NaBH4溶液(需使用NaOH将pH调节至12)中10min,去除表面溶剂,重复AgNO3溶液及还原剂溶液浸入步骤2次,使孔洞中纳米金属颗粒有较大负载量,将纤维用去离子水洗涤至中性,使用去离子水置换纤维中的溶液,经冷冻干燥,即得SiO2/纳米Ag气凝胶纤维。纺丝过程中非常顺畅,不断丝。制得的SiO2/纳米Ag气凝胶纤维比表面积为525.4m2/g,最可几孔径为8nm。将SiO2/纳米Ag气凝胶纤维置于石英反应器中,反应器带有气体冷凝回流系统。将乙醇蒸汽通入至反应器中,反应器加热至300℃。反应结束后,使用气相色谱仪分析产物成分,乙醛含量高于85%,具有催化活性。
实施例2
模数为3,35波美度的钾水玻璃为纺丝原液,以0.2mol/L的稀硫酸溶液为凝固浴,进行反应湿法纺丝。将凝固浴中形成的原硅酸/硅酸钠纤维以0.5m/s的卷绕速度进行卷绕。卷绕后的纤维浸入0.005mol/L的稀硫酸10天进行陈化,实现由原硅酸/硅酸盐纤维向SiO2纤维转变,同时形成大量孔洞。陈化后,将纤维用去离子水洗涤,直至中性。将得到的SiO2多孔纤维浸入0.01mol/L的CuSO4溶液中10min,取出,去除表面溶剂,浸入0.1mol/L的抗坏血酸溶液(需使用H2SO4将pH调节至3)中10min,去除表面溶剂,重复CuSO4溶液及还原剂溶液浸入步骤1次,使孔洞中纳米金属颗粒有较大负载量,将纤维用去离子水洗涤至中性,使用去离子水置换纤维中的溶液,经冷冻干燥,即得SiO2/纳米Cu气凝胶纤维。纺丝过程中偶尔有断丝现象。制得的SiO2/纳米Cu气凝胶纤维比表面积为435.2m2/g,最可几孔径为7nm。将SiO2/纳米Cu气凝胶纤维置于石英反应器中,反应器带有气体冷凝回流系统。将乙醇蒸汽通入至反应器中,反应器加热至300℃。反应结束后,使用气相色谱仪分析产物成分,乙醛含量高于85%,具有催化活性。
实施例3
以模数为3,35波美度的钾水玻璃为纺丝原液,以0.8mol/L的稀硫酸溶液为凝固浴,进行反应湿法纺丝。将凝固浴中形成的原硅酸/硅酸钾纤维以1m/s的卷绕速度进行卷绕。卷绕后的纤维浸入0.1mol/L的稀硫酸5天进行陈化,实现由原硅酸/硅酸盐纤维向SiO2纤维转变,同时形成大量孔洞。陈化后,将纤维用去离子水洗涤,直至中性。将得到的SiO2多孔纤维浸入0.01mol/L的AgNO3溶液中10min,取出,去除表面溶剂,浸入0.05mol/L的水合肼溶液(需使用NaOH将pH调节至10)中10min,去除表面溶剂,重复AgNO3溶液及还原剂溶液浸入步骤4次,使孔洞中纳米金属颗粒有较大负载量,将纤维用去离子水洗涤至中性,使用去离子水置换纤维中的溶液,经冷冻干燥,即得SiO2/纳米Ag气凝胶纤维。纺丝过程中偶尔有断丝现象。制得的SiO2/纳米Ag气凝胶纤维比表面积为442.5m2/g,最可几孔径为8nm。将SiO2/纳米Ag气凝胶纤维置于石英反应器中,反应器带有气体冷凝回流系统。将乙醇蒸汽通入至反应器中,反应器加热至300℃。反应结束后,使用气相色谱仪分析产物成分,乙醛含量高于85%,具有催化活性。
实施例4
以九水硅酸钠直接加热得溶液为纺丝原液,以0.4mol/L的稀盐酸溶液为凝固浴,进行反应湿法纺丝。将凝固浴中形成的原硅酸/硅酸盐纤维以2m/s的卷绕速度进行卷绕。卷绕后的纤维浸入0.01mol/L的稀盐酸10天进行陈化,实现由原硅酸/硅酸钠纤维向SiO2纤维转变,同时形成大量孔洞。陈化后,将纤维用去离子水洗涤,直至中性。将得到的SiO2多孔纤维浸入0.01mol/L的AgNO3溶液中10min,取出,去除表面溶剂,浸入0.05mol/L的NaBH4溶液(需使用NaOH将pH调节至12)中10min,去除表面溶剂,重复AgNO3溶液及还原剂溶液浸入步骤5次,使孔洞中纳米金属颗粒有较大负载量,将纤维用去离子水洗涤至中性,使用去离子水置换纤维中的溶液,经冷冻干燥,即得SiO2/纳米Ag气凝胶纤维。纺丝过程中时常发生断丝现象。制得的SiO2/纳米Ag气凝胶纤维比表面积为232.5m2/g,最可几孔径为10 nm。将SiO2/纳米Ag气凝胶纤维置于石英反应器中,反应器带有气体冷凝回流系统。将乙醇蒸汽通入至反应器中,反应器加热至300℃。反应结束后,使用气相色谱仪分析产物成分,乙醛含量高于85%,具有催化活性。
实施例5
以九水硅酸钠直接加热得溶液为纺丝原液,以1.2mol/L的稀盐酸溶液为凝固浴,进行反应湿法纺丝。将凝固浴中形成的原硅酸/硅酸盐纤维以1m/s的卷绕速度进行卷绕。卷绕后的纤维浸入0.2mol/L的稀盐酸2天进行陈化,实现由原硅酸/硅酸钠纤维向SiO2纤维转变,同时形成大量孔洞。陈化后,将纤维用去离子水洗涤,直至中性。将得到的SiO2多孔纤维浸入0.01mol/L的AgNO3溶液中10min,取出,去除表面溶剂,浸入0.05mol/L的NaBH4溶液(需使用NaOH将pH调节至12)中10min,去除表面溶剂,重复AgNO3溶液及还原剂溶液浸入步骤3次,使孔洞中纳米金属颗粒有较大负载量,将纤维用去离子水洗涤至中性,使用去离子水置换纤维中的溶液,经冷冻干燥,即得SiO2/纳米Ag气凝胶纤维。纺丝过程中偶尔发生断丝现象。制得的SiO2/纳米Ag气凝胶纤维比表面积为263.4m2/g,最可几孔径为10 nm。将SiO2/纳米Ag气凝胶纤维置于石英反应器中,反应器带有气体冷凝回流系统。将乙醇蒸汽通入至反应器中,反应器加热至300℃。反应结束后,使用气相色谱仪分析产物成分,乙醛含量高于85%,具有催化活性。
实施例6
以正硅酸乙酯加稀盐酸水解成黏度0.01Pa·S、含硅量12wt%的溶胶为纺丝原液,以12 mol/L的醋酸溶液为凝固浴,进行反应湿法纺丝。将凝固浴中形成的原硅酸/硅酸盐纤维以1 m/s的卷绕速度进行卷绕。卷绕后的纤维浸入0.005mol/L的草酸10天进行陈化,实现由原硅酸纤维向SiO2纤维转变,同时形成大量孔洞。陈化后,将纤维用去离子水洗涤,直至中性。将得到的SiO2多孔纤维浸入0.01mol/L的AgNO3溶液中10min,取出,去除表面溶剂,浸入0.05mol/L的NaBH4溶液(需使用NaOH将pH调节至12)中10min,去除表面溶剂,重复AgNO3溶液及还原剂溶液浸入步骤2次,使孔洞中纳米金属颗粒有较大负载量,将纤维用去离子水洗涤至中性,使用乙醇置换纤维中的溶液,经超临界干燥,即得SiO2/纳米Ag气凝胶纤维。纺丝过程中偶尔发生断丝现象。制得的SiO2/纳米Ag气凝胶纤维比表面积为432.6 m2/g,最可几孔径为4nm。将SiO2/纳米Ag气凝胶纤维置于石英反应器中,反应器带有气体冷凝回流系统。将乙醇蒸汽通入至反应器中,反应器加热至300℃。反应结束后,使用气相色谱仪分析产物成分,乙醛含量高于85%,具有催化活性。
实施例7
以甲基三乙氧基硅烷加稀盐酸水解成黏度0.05Pa·S、含硅量18wt%的溶胶为纺丝原液,以15mol/L的醋酸溶液为凝固浴,进行反应湿法纺丝。将凝固浴中形成的原硅酸/硅酸盐纤维以1m/s的卷绕速度进行卷绕。卷绕后的纤维浸入0.1mol/L的草酸5天进行陈化,实现由原硅酸纤维向SiO2纤维转变,同时形成大量孔洞。陈化后,将纤维用去离子水洗涤,直至中性。将得到的SiO2多孔纤维浸入0.01mol/L的AgNO3溶液中10min,取出,去除表面溶剂,浸入0.05mol/L的NaBH4溶液(需使用NaOH将pH调节至12)中10min,去除表面溶剂,重复AgNO3溶液及还原剂溶液浸入步骤2次,使孔洞中纳米金属颗粒有较大负载量,将纤维用去离子水洗涤至中性,使用乙醇置换纤维中的溶液,经超临界干燥,即得SiO2/纳米Ag气凝胶纤维。纺丝过程中不发生断丝现象。制得的SiO2/纳米Ag气凝胶纤维比表面积为627.8m2/g,最可几孔径为4nm。将SiO2/纳米Ag气凝胶纤维置于石英反应器中,反应器带有气体冷凝回流系统。将乙醇蒸汽通入至反应器中,反应器加热至300℃。反应结束后,使用气相色谱仪分析产物成分,乙醛含量高于85%,具有催化活性。
实施例8
以甲基三甲氧基硅烷加稀盐酸水解成黏度0.1Pa·S、含硅量22wt%的溶胶为纺丝原液,以15mol/L的醋酸溶液为凝固浴,进行反应湿法纺丝。将凝固浴中形成的原硅酸/硅酸盐纤维以1m/s的卷绕速度进行卷绕。卷绕后的纤维浸入0.1mol/L的草酸5天进行陈化,实现由原硅酸纤维向SiO2纤维转变,同时形成大量孔洞。陈化后,将纤维用去离子水洗涤,直至中性。将得到的SiO2多孔纤维浸入0.01mol/L的AgNO3溶液中10min,取出,去除表面溶剂,浸入0.05mol/L的NaBH4溶液(需使用NaOH将pH调节至12)中10min,去除表面溶剂,重复AgNO3溶液及还原剂溶液浸入步骤2次,使孔洞中纳米金属颗粒有较大负载量,将纤维用去离子水洗涤至中性,使用乙醇置换纤维中的溶液,经超临界干燥,即得SiO2/纳米Ag气凝胶纤维。纺丝过程中不发生断丝现象。制得的SiO2/纳米Ag气凝胶纤维比表面积为671.5m2/g,最可几孔径为4nm。将SiO2/纳米Ag气凝胶纤维置于石英反应器中,反应器带有气体冷凝回流系统。将乙醇蒸汽通入至反应器中,反应器加热至300℃。反应结束后,使用气相色谱仪分析产物成分,乙醛含量高于85%,具有催化活性。
实施例9
以苯基三甲氧基硅烷加稀盐酸水解成黏度0.08Pa·S、含硅量20wt%的溶胶为纺丝原液,以15mol/L的冰醋酸溶液为凝固浴,进行反应湿法纺丝。将凝固浴中形成的原硅酸/硅酸盐纤维以1m/s的卷绕速度进行卷绕。卷绕后的纤维浸入0.1mol/L的草酸5天进行陈化,实现由原硅酸纤维向SiO2纤维转变,同时形成大量孔洞。陈化后,将纤维用去离子水洗涤,直至中性。将得到的SiO2多孔纤维浸入0.01mol/L的AgNO3溶液中10min,取出,去除表面溶剂,浸入0.05mol/L的NaBH4溶液(需使用NaOH将pH调节至12)中10min,去除表面溶剂,重复AgNO3溶液及还原剂溶液浸入步骤2次,使孔洞中纳米金属颗粒有较大负载量,将纤维用去离子水洗涤至中性,使用乙醇置换纤维中的溶液,经超临界干燥,即得SiO2/纳米Ag气凝胶纤维。纺丝过程中不发生断丝现象。制得的SiO2/纳米Ag气凝胶纤维比表面积为578.2 m2/g,最可几孔径为4nm。将SiO2/纳米Ag气凝胶纤维置于石英反应器中,反应器带有气体冷凝回流系统。将乙醇蒸汽通入至反应器中,反应器加热至300℃。反应结束后,使用气相色谱仪分析产物成分,乙醛含量高于85%,具有催化活性。

Claims (6)

1.一种后负载纳米金属制备具有催化性能的连续SiO2/纳米金属气凝胶纤维的方法,具体步骤如下:
(1)将硅酸盐或硅醇溶胶配制成纺丝原液;其中,硅酸盐为钠水玻璃、钾水玻璃或九水硅酸钠,硅醇溶胶为正硅酸乙酯、甲基三乙氧基硅烷、甲基三甲氧基硅烷或苯基三甲氧基硅烷在稀酸条件下水解成的溶胶;
(2)在凝固槽内加入酸性溶液作为凝固浴;其中,酸性溶液为浓度为0.2mol/L~0.8mol/L的稀硫酸溶液、浓度为0.4mol/L~1.2mol/L的稀盐酸溶液或浓度为12mol/L~15mol/L的醋酸
(3)将步骤(1)中的纺丝原液注入步骤(2)中的凝固浴内,进行反应湿法纺丝,得到原硅酸/硅酸盐纤维;
(4)对步骤(3)中的原硅酸/硅酸盐纤维进行卷绕;其中,卷绕的速度为0.1~2m/s;
(5)将步骤(4)中卷绕后得到的纤维浸入到陈化溶液中,常温陈化2~10天;其中,陈化溶液为浓度为0.005mol/L~0.1mol/L的稀硫酸溶液、浓度为0.01mol/L~0.2mol/L的稀盐酸溶液或浓度为0.005mol/L~0.1mol/L的草酸;
(6)将步骤(5)中陈化后的纤维用去离子水洗涤至中性,然后浸入到金属盐溶液中30min,取出后去除表面溶剂,浸入还原剂中30min,用去离子水洗涤至中性,使用去离子水或乙醇进行溶剂置换,干燥,得到具有催化性能的连续SiO2/纳米金属气凝胶纤维。
2.根据权利要求1所述的一种后负载纳米金属制备具有催化性能的连续SiO2/纳米金属气凝胶纤维的方法,其特征在于,所述步骤(1)中纺丝原液的规格为:钠水玻璃、钾水玻璃的模数为2~3,波美度为35~50,九水硅酸钠直接加热成溶液无需再加溶剂;硅醇溶胶的粘度为0.01~0.1Pa·S,硅含量大于10wt%。
3.根据权利要求1所述的一种后负载纳米金属制备具有催化性能的连续SiO2/纳米金属气凝胶纤维的方法,其特征在于,所述步骤(3)中反应湿法纺丝的条件为常温常压。
4.根据权利要求1所述的一种后负载纳米金属制备具有催化性能的连续SiO2/纳米金属气凝胶纤维的方法,其特征在于,所述步骤(6)中金属盐为AgNO3、CuSO4、氯金酸或氯铂酸。
5.根据权利要求1所述的一种后负载纳米金属制备具有催化性能的连续SiO2/纳米金属气凝胶纤维的方法,其特征在于,所述步骤(6)中还原剂为NaBH4、KBH4、抗坏血酸、水合肼或柠檬酸钠。
6.根据权利要求1所述的一种后负载纳米金属制备具有催化性能的连续SiO2/纳米金属气凝胶纤维的方法,其特征在于,所述步骤(6)中干燥为冷冻干燥或超临界干燥。
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