CN107552050A - 一种整体式介孔碳负载的铁氧化物催化剂及其制备方法 - Google Patents
一种整体式介孔碳负载的铁氧化物催化剂及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN107552050A CN107552050A CN201610509907.XA CN201610509907A CN107552050A CN 107552050 A CN107552050 A CN 107552050A CN 201610509907 A CN201610509907 A CN 201610509907A CN 107552050 A CN107552050 A CN 107552050A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- monoblock type
- loaded
- iron
- preparation
- mesoporous carbon
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Landscapes
- Catalysts (AREA)
Abstract
本发明提供了一种整体式介孔碳负载的铁氧化物催化剂及其制备方法。该制备方法包括以下步骤：将整体式介孔碳材料进行酸化处理，然后提纯、干燥，得到酸化处理的整体式介孔碳材料；将所述酸化处理的整体式介孔碳材料配制成水溶液后与铁前驱物混合，然后加入沉淀剂，在保护气中，在10℃‑40℃条件下，反应2h‑10h，得到粗产物；将所述粗产物洗涤后真空干燥，得到整体式介孔碳负载的铁氧化物催化剂；其中，所述铁前驱物的用量以其所含的铁的物质的量计，所述铁前驱物与整体式介孔碳材料的摩尔比为(0.01‑1)：1。本发明还提供由上述制备方法制得的整体式介孔碳负载的铁氧化物催化剂。
Description
技术领域
本发明属于纳米催化剂技术领域，涉及一种整体式介孔碳负载的铁氧化物催化剂及其制备方法。
背景技术
铁氧化物如四氧化三铁，成本低廉，具有优异的物理化学性能，使其在磁存储材料、微波吸收、特种涂料、药物靶向引导、催化剂及生物工程等方面有着重要的应用。目前用于制备纳米铁氧化物的方法主要有物理方法和化学方法(Chem.Eur.J.,2006,12,6341)。物理方法一般采用球磨将整块物质粉碎为纳米颗粒，方法简单，容易操作；但制备的纳米微粒一般产品纯度低、颗粒分布不均匀，有时对制备设备要求还特别高，重要的是得到的Fe3O4纳米微粒没有保护层，很容易被氧化。相比之下，化学方法获得的颗粒尺寸分散均匀，质量比较好。纳米铁氧化物的制备方法主要有沉淀法、微乳液法、水热法及高温热分解法(Sci.China Chem.,2010,53,514；硅酸盐学报，2008,36，1488)，其中沉淀法是目前使用最广泛的方法(无机盐工业，2007，39，5)。
但是在实际应用中，纳米颗粒由于易团聚或沉淀而不能形成稳定的分散体系。为了解决上述问题，通常需要将这些材料负载在特定的载体材料上，如二氧化硅、硅藻土、氧化铝、活性炭等载体上，其目的是提高纳米材料的活性、效率以及稳定性等。如CN201110394608.3所公开的技术方案中记载，活性炭具有较大的比表面积，常用来制备负载型贵金属铂钯催化剂，制备的催化活性组分分散均匀，稳定性好。又如CN101618328A所公开的技术方案中记载，氧化铝也是一种常用的催化剂载体，比表面积高，表面官能团丰富，比如制备的负载金催化剂尺寸小，在室温下或低于室温，有很好CO氧化活性。又如CN201110394608.3公开了一种挥发性有机物(VOCs)低温催化燃烧的负载型介孔炭催化剂RTCC-1及其制备方法。该催化剂通过使用具有独特理化性质的TSC-1介孔炭材料作为载体，消除了传统催化燃烧催化剂活性金属负载量高、成本高的劣势。利用该载体制备的负载型低温催化燃烧催化剂的活性组分为Pd或Pt贵金属中的一种结合氧化铜、氧化铈、氧化锆、氧化硅、氧化铝中的一种或几种氧化物。该催化剂具有非常高的室温催化燃烧活性，可以在室温或者更低的温度下使甲醛、甲苯、苯等挥发性有机物完全催化燃烧。
但是，上述现有技术中的载体材料孔道结构比较复杂，因此造成担载物质的纳米结构难于调控，尤其是尺寸大小难以调控的问题。
发明内容
鉴于上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种整体式介孔碳负载的铁氧化物催化剂的制备方法，其能通过改变铁前驱物使制备整体式介孔碳负载四氧化三铁氧化物，或者负载三氧化二铁氧化物，该制备方法还能通过改变生长条件制备出不同尺寸的铁氧化物催化剂。
本发明的另一目的在于提供一种整体式介孔碳负载的铁氧化物催化剂，该催化剂的催化颗粒尺寸能够在纳米尺度上可控，且催化颗粒大小均一。
为了达到前述的发明目的，本发明提供一种整体式介孔碳负载的铁氧化物催化剂的制备方法，其包括以下步骤：
将整体式介孔碳材料进行酸化处理，然后提纯、干燥，得到酸化处理的整体式介孔碳材料；
将所述酸化处理的整体式介孔碳材料配制成水溶液后与铁前驱物混合，然后加入沉淀剂，在保护气中，在10℃-40℃条件下，反应2h-10h，得到粗产物；
将所述粗产物洗涤后真空干燥，得到整体式介孔碳负载的铁氧化物催化剂；
其中，所述铁前驱物的用量以其所含的铁的物质的量计，所述铁前驱物与整体式介孔碳材料的摩尔比为(0.01-1)：1。
上述制备方法中，使用酸化处理的步骤利用整体式介孔碳材料均一的孔道结构，进行表面官能团处理；然后加入铁前驱物，在表面进行可控的原位生长，最后经过干燥、焙烧处理，得到整体式介孔碳材料负载的铁氧化物催化剂。
在上述制备方法中，优选地，所述铁前驱物为含有Fe2+和Fe3+的混合铁前驱物，得到的整体式介孔碳负载的铁氧化物催化剂为整体式介孔碳负载的四氧化三铁氧化物催化剂，其中，Fe2+和Fe3+的摩尔比为(1-3)：(1.5-9)。
在上述制备方法中，优选地，所述铁前驱物为只含有Fe2+的铁前驱物，得到的整体式介孔碳负载的铁氧化物催化剂为整体式介孔碳负载的三氧化二铁氧化物催化剂。
上述整体式介孔碳负载的铁氧化物催化剂的制备方法可以通过采用Fe2+和Fe3+以摩尔比为(1-3)：(1.5-9)混合的铁前驱物制备整体式介孔碳负载四氧化三铁氧化物；通过采用Fe2+铁前驱物制备整体式介孔碳负载三氧化二铁氧化物。
上述整体式介孔碳负载的铁氧化物催化剂的制备方法还可以通过改变加入的铁前驱物浓度、沉淀剂浓度、反应温度、反应时间等制备出不同尺寸的铁氧化物催化剂。
在上述制备方法中，优选地，所述铁前驱物包括FeCl2、FeCl3、Fe(NO3)2和Fe(NO3)3等中的一种或几种的组合。
在上述制备方法中，优选地，所述整体式介孔碳材料包括由生物质模板制备的整体式介孔碳材料。
在上述制备方法中，所述由生物质模板制备的整体式介孔碳材料的制备方法可以为本领域常规方法。
在上述制备方法中，优选地，所述整体式介孔碳材料的孔道直径为2nm-50nm，总孔容积为0.1cm3/g-2cm3/g，BET比表面积为100m2/g-1500m2/g。
在上述制备方法中，所述整体式介孔碳材料的质量为0.05g-0.5g，所述铁前驱物的质量为20mg-1g。
在上述制备方法中，优选地，所述酸化处理采用的酸包括质量分数为10％-30％的稀硝酸溶液或质量分数为10％-30％的王水溶液。
在上述制备方法中，优选地，所述酸化处理采用的酸为质量分数为10％-30％的稀硝酸溶液。
在上述制备方法中，优选地，所述酸化处理的步骤为：将所述整体式介孔碳材料置于质量分数为10％-30％的稀硝酸溶液或质量分数为10％-30％的王水溶液中超声处理0.5h-10h，然后在20℃-60℃温度下搅拌浸泡1h-3h，得到酸化处理的整体式介孔碳材料。
在上述制备方法中，将所述整体式介孔碳材料进行酸化处理的目的在于对所述整体式介孔碳材料进行表面官能团处理，使该整体式介孔碳材料亲水性能提高，表面羟基等官能团增加，从而可以调控负载铁氧化物量。
在上述制备方法中，将所述酸化处理的整体式介孔碳材料配制成水溶液的步骤为将所述酸化处理的整体式介孔碳材料配制成质量浓度为0.001％-10％的水溶液。
在上述制备方法中，优选地，所述沉淀剂包括氨水，以所述铁前驱物中所含的铁的物质的量计，所述沉淀剂与所述铁前驱物的摩尔比为(2×104-0.01)：1。
在上述制备方法中，加入沉淀剂后有利于实现铁氧化物颗粒在所述整体式介孔碳材料的孔道内的原位生长。
在上述制备方法中，所述提纯的步骤包括离心分离、洗涤至中性。
在上述制备方法中，优选地，所述干燥的温度为40℃-150℃，时间为4h-48h。
在上述制备方法中，优选地，所述干燥的温度为40℃-120℃，时间为4h-16h。
在上述制备方法中，所述保护气包括氮气等。
在上述制备方法中，所述洗涤采用的洗涤液包括水和/或乙醇。
在上述制备方法中，优选地，所述真空干燥的温度为40℃-100℃，时间为4h-24h。
在上述制备方法中，由于具有催化活性的铁氧化物颗粒能以原位化学键合的方式与所述整体式介孔碳材料连接，以及该整体式介孔碳材料自身的多孔性，最终使制得的整体式介孔碳负载的铁氧化物催化剂具有良好的稳定性，而且该制备方法过程简单、可控。
本发明还提供由上述整体式介孔碳负载的铁氧化物催化剂的制备方法制得的整体式介孔碳负载的铁氧化物催化剂，其以整体式介孔碳为载体，以负载的铁氧化物为催化剂活性物质。
在上述整体式介孔碳负载的铁氧化物催化剂中，优选地，以所含铁的质量计，所述整体式介孔碳负载的铁氧化物催化剂的负载率为0.01wt％-10wt％。
在上述整体式介孔碳负载的铁氧化物催化剂中，优选地，所述铁氧化物的粒径为2nm-40nm。
根据具体实施方案，本发明提供的整体式介孔碳负载的铁氧化物催化剂的制备方法，可以通过以下步骤实施：
将整体式介孔碳材料置于质量分数为10％-30％的稀硝酸溶液或质量分数为10％-30％的王水溶液中进行超声处理0.5h-10h，然后在20℃-60℃温度下搅拌浸泡1h-3h，进行酸化处理；
将经酸化处理的整体式介孔碳材料离心分离，洗涤至中性，并在40℃-150℃温度下干燥4h-48h，得到干燥的经酸化处理的整体式介孔碳材料；
将所述干燥的经酸化处理的整体式介孔碳材料溶于超纯水，配制成水溶液，然后加入铁前驱物搅拌均匀，随后加入沉淀剂，通过换气处理通入氮气，在10℃-40℃条件下搅拌、反应2h-10h，得到粗产物；
将所述粗产物依次用水和乙醇洗涤至中性，然后在40℃-100℃温度下真空干燥4h-24h，得到整体式介孔碳负载的铁氧化物催化剂；
其中，所述铁前驱物采用FeCl2、FeCl3、Fe(NO3)2、Fe(NO3)3等中的一种或几种的组合；
所述整体式介孔碳材料为实验室自制的由生物质模板制备的整体式介孔碳材料,该整体式介孔碳材料的孔道直径为2nm-50nm，总孔容积为0.1cm3/g-2cm3/g，BET比表面积为100m2/g-1500m2/g；
所述铁前驱物的用量以其所含的铁的物质的量计，所述铁前驱物与整体式介孔碳材料的摩尔比为(0.01-1)：1；
所述沉淀剂采用氨水，以所述铁前驱物中所含的铁的物质的量计，所述氨水与所述铁前驱物的摩尔比为(2×104-0.01)：1。
根据上述具体实施方案制得的整体式介孔碳负载的铁氧化物催化剂,以所含铁的质量计，所述整体式介孔碳负载的铁氧化物催化剂的负载率为0.01wt％-10wt％,且铁氧化物的粒径为2nm-40nm。
上述制备方法是在介孔原位合成纳米颗粒进而使纳米颗粒的尺寸得到限域的方法，其具体的做法是利用绿色环保易得的生物质模板制备出的整体式介孔碳材料做载体，并在该载体均匀的孔道内原位合成纳米结构铁氧化物。该制备方法具有铁氧化物在纳米尺度内可控，活性物质分散性高的优点，同时，利用原位化学合成形成化学键，使制得的整体式介孔碳负载的铁氧化物催化剂更稳定，此外，整体式介孔碳材料载体的高比表面积和多孔结构，也有助于提高整体式介孔碳负载的铁氧化物催化剂的稳定性。
本发明的有益效果：
(1)本发明制备的整体式介孔碳材料负载的铁氧化物催化剂，催化颗粒尺寸在纳米尺度内高度可控，尺寸分散性好，且催化颗粒大小均一、稳定性高；
(2)本发明在整体式介孔碳材料负载的铁氧化物催化剂的制备方法中提出了在介孔原位合成纳米颗粒进而使纳米颗粒的尺寸得到限域的方法，且该制备方法利用绿色环保易得的生物质模板制备出的整体式介孔碳材料做载体，环保、简单、可控；
(3)本发明整体式介孔碳材料负载的铁氧化物催化剂的制备方法可以通过改变铁前驱物制备整体式介孔碳负载四氧化三铁氧化物，或者负载三氧化二铁氧化物，该制备方法还能通过改变生长条件制备出不同尺寸的铁氧化物催化剂。
附图说明
图1为实施例1整体式介孔碳负载的Fe3O4催化剂的透射电镜图；
图2为实施例1整体式介孔碳负载的Fe3O4催化剂的高分辨透射电镜图；
图3为实施例1整体式介孔碳负载的Fe3O4催化剂的扫描透射电镜能谱图；
图4为实施例1整体式介孔碳负载的Fe3O4催化剂的X射线晶体衍射图。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，现对本发明的技术方案进行以下详细说明，但不能理解为对本发明可实施范围的限定。
实施例1
本实施例提供了一种整体式介孔碳负载的Fe3O4催化剂的制备方法，其包括以下步骤：
取30mg实验室制备的整体式介孔碳材料，加入质量分数为30％的稀硝酸超声分散0.5h，然后在60℃温度下搅拌浸泡3h进行酸化处理；
将经酸化处理的整体式介孔碳材料离心分离，洗涤至中性，并将样品在120℃温度下干燥12h，得到干燥的经酸化处理的整体式介孔碳材料；
取30mg干燥的经酸化处理的整体式介孔碳材料，加入30ml超纯水中，超声30min，配制成质量浓度为0.1％的水溶液，再加入20mg FeCl2·4H2O和30mg无水FeCl3，然后通过换气处理通入氮气，搅拌10min，随后加入0.5ml体积浓度为10％氨水，在常温下，反应4h，得到粗产物；
将粗产物用蒸馏水和无水乙醇离心洗涤，以除去没有反应的反应物，直至洗涤废液呈中性，然后收集样品，在60℃温度下真空干燥24h，除去样品中的水分，得到整体式介孔碳负载的Fe3O4催化剂；
其中，FeCl2和FeCl3前驱物的摩尔比为1：1.2；以FeCl2和FeCl3前驱物中所含的铁的物质的量计，FeCl2和FeCl3前驱物与整体式介孔碳材料的摩尔比为0.1：1；该整体式介孔碳材料为由生物质模板制备的整体式介孔碳材料，其孔道直径为5nm-50nm，总孔容积为0.1cm3/g-2cm3/g，BET比表面积为100m2/g-1500m2/g。
上述制备方法能使具有催化活性的Fe3O4颗粒能以原位化学键合的方式与所述整体式介孔碳材料连接，且该整体式介孔碳材料自身具有多孔性，最终制得的整体式介孔碳负载的Fe3O4催化剂具有良好的稳定性，而且该制备方法过程简单、可控。
本实施例还提供由上述制备方法制得的整体式介孔碳负载的Fe3O4催化剂，以其所含铁的质量计，其负载率为0.03(wt)％，其催化颗粒Fe3O4的粒径为10nm。
对本实施例制得的整体式介孔碳负载的Fe3O4催化剂进行测试：
图1为本实施例制得的整体式介孔碳负载的Fe3O4催化剂的透射电镜图，如图1所示，本实施例提供的整体式介孔碳负载的Fe3O4催化剂，其催化颗粒Fe3O4的尺寸为10nm，且在纳米尺度内大小均一、尺寸分散性好。
图2为本实施例制得的整体式介孔碳负载的Fe3O4催化剂的高分辨透射电镜图；如图2所示，Fe3O4催化剂是晶体形态，晶格明显，晶格间距0.23nm，与Fe3O4晶格一致，颗粒尺寸大小为10nm。
图3为本实施例制得的整体式介孔碳负载的Fe3O4催化剂的扫描透射电镜能谱图；如图3所示，样品含铁、氧元素，说明为铁氧化物。
图4为本实施例制得的整体式介孔碳负载的Fe3O4催化剂的X射线晶体衍射图，如图4所示，其与Fe3O4衍射图一致，说明本实施例制得的整体式介孔碳负载的铁氧化物催化剂中的铁氧化物为Fe3O4。
本实施例提供的整体式介孔碳负载的Fe3O4催化剂的制备方法能够使具有催化活性的Fe3O4颗粒以原位化学键合的方式与所述整体式介孔碳材料连接，该整体式介孔碳材料自身也具有多孔性，从而最终使制得的整体式介孔碳负载的Fe3O4催化剂具有良好的稳定性，而且本实施例的制备方法过程简单、可控。
实施例2
本实施例提供了一种整体式大孔介孔碳负载的Fe3O4催化剂的制备方法，其包括以下步骤：
取30mg利用生物质模板制备的整体式大孔介孔碳材料做载体，加入质量分数为20％的稀硝酸超声分散1h，然后在60℃温度下搅拌浸泡1h进行酸化处理；
将经酸化处理的整体式大孔介孔碳材料离心分离，洗涤至中性，并将样品在120℃温度下干燥12h，得到干燥的经酸化处理的整体式大孔介孔碳材料；
取30mg干燥的经酸化处理的整体式大孔介孔碳材料，加入30ml超纯水中，超声30min，配制成质量浓度为0.1％的水溶液，再加入20mg FeCl2·4H2O和30mg无水FeCl3，然后通过换气处理通入氮气，搅拌10min，随后加入1ml体积浓度为10％氨水，在常温下，反应10h，得到粗产物；
将粗产物用蒸馏水和无水乙醇离心洗涤，以除去没有反应的反应物，直至洗涤废液呈中性，然后收集样品，在60℃温度下真空干燥24h，除去样品中的水分，得到整体式大孔介孔碳负载的Fe3O4催化剂；
其中，FeCl2和FeCl3前驱物的摩尔比为1：1.8；以FeCl2和FeCl3前驱物中所含的铁的物质的量计，FeCl2和FeCl3前驱物与整体式大孔介孔碳材料的摩尔比为0.3：1；该整体式大孔介孔碳材料为由生物质模板制备的整体式大孔介孔碳材料，其孔道直径为20nm-60nm，总孔容积为0.1cm3/g-2cm3/g，BET比表面积为100m2/g-1500m2/g。
本实施例还提供由上述制备方法制得的整体式大孔介孔碳负载的Fe3O4催化剂，以其所含铁的质量计，其负载率为0.03(wt)％，其催化颗粒Fe3O4的粒径为20nm。
本实施例提出的是一种在介孔原位合成纳米颗粒进而使纳米颗粒的尺寸得到限域的方法，其具体的做法是利用绿色环保易得的生物质模板制备出的整体式大孔介孔碳材料做载体，并在该载体均匀的孔道内原位合成纳米结构的Fe3O4。该制备方法具有Fe3O4在纳米尺度内可控，活性物质分散性高的优点，同时，利用原位化学合成形成化学键，使制得的整体式大孔介孔碳负载的Fe3O4催化剂更稳定，此外，整体式大孔介孔碳材料载体的高比表面积和多孔结构，也有助于提高整体式大孔介孔碳负载的Fe3O4催化剂的稳定性。
实施例3
本实施例提供了一种整体式介孔碳负载的Fe2O3催化剂的制备方法，其包括以下步骤：
取30mg实验室制备的整体式介孔碳材料，加入质量分数为30％的稀硝酸超声分散0.5h，然后在60℃温度下搅拌浸泡1h进行酸化处理；
将经酸化处理的整体式介孔碳材料离心分离，洗涤至中性，并将样品在120℃温度下干燥12h，得到干燥的经酸化处理的整体式介孔碳材料；
取30mg干燥的经酸化处理的整体式介孔碳材料，加入30ml超纯水中，超声30min，配制成质量浓度为0.1％的水溶液，再加入30mg FeCl2·4H2O，然后通过换气处理通入氮气，搅拌10min，随后加入0.2ml体积浓度为10％氨水，在常温下，反应4h，得到粗产物；
将粗产物用蒸馏水和无水乙醇离心洗涤，以除去没有反应的反应物，直至洗涤废液呈中性，然后收集样品，在60℃温度下真空干燥24h，除去样品中的水分，得到整体式介孔碳负载的Fe2O3催化剂；
其中，以FeCl2前驱物中所含的铁的物质的量计，FeCl2前驱物与整体式介孔碳材料的摩尔比为0.1：1；该整体式介孔碳材料为由生物质模板制备的整体式介孔碳材料，其孔道直径为5nm-50nm，总孔容积为0.1cm3/g-2cm3/g，BET比表面积为100m2/g-1500m2/g。
本实施例还提供由上述制备方法制得的整体式介孔碳负载的Fe2O3催化剂，以其所含铁的质量计，其负载率为0.01(wt)％，其催化颗粒Fe2O3的粒径为15nm。
由实施例1和3对比可知，本发明提供的整体式介孔碳负载的铁氧化物催化剂的制备方法可以通过采用Fe2+和Fe3+混合的铁前驱物制备整体式介孔碳负载四氧化三铁氧化物；通过采用Fe2+铁前驱物制备整体式介孔碳负载三氧化二铁氧化物。
实施例4
本实施例提供了一种整体式介孔碳高负载的Fe3O4催化剂的制备方法，其包括以下步骤：
取30mg实验室制备的整体式大孔介孔碳材料，加入质量分数为30％的稀硝酸超声分散0.5h，然后在60℃温度下搅拌浸泡1h进行酸化处理；
将经酸化处理的整体式大孔介孔碳材料离心分离，洗涤至中性，并将样品在120℃温度下干燥12h，得到干燥的经酸化处理的整体式大孔介孔碳材料；
取30mg干燥的经酸化处理的整体式大孔介孔碳材料，加入30ml超纯水中，超声30min，配制成质量浓度为0.1％的水溶液，再加入40mg FeCl2·4H2O和60mg无水FeCl3，然后通过换气处理通入氮气，搅拌10min，随后加入2ml体积浓度为10％氨水，在常温下，反应6h，得到粗产物；
将粗产物用蒸馏水和无水乙醇离心洗涤，以除去没有反应的反应物，直至洗涤废液呈中性，然后收集样品，在60℃温度下真空干燥24h，除去样品中的水分，得到整体式介孔碳高负载的Fe3O4催化剂；
其中，FeCl2和FeCl3的摩尔比为1：1.5，以FeCl2和FeCl3前驱物中所含的铁的物质的量计，FeCl2和FeCl3前驱物与整体式介孔碳材料的摩尔比为0.3：1；该整体式大孔介孔碳材料为由生物质模板制备的整体式大孔介孔碳材料，其孔道直径为5nm-50nm，总孔容积为0.1cm3/g-2cm3/g，BET比表面积为100m2/g-1500m2/g。
本实施例还提供由上述制备方法制得的整体式介孔碳高负载的Fe3O4催化剂，以其所含铁的质量计，其负载率为1wt％，其催化颗粒Fe3O4的粒径为30nm。
由实施例1、2和4对比可知，本发明提供的整体式介孔碳负载的铁氧化物催化剂的制备方法可以通过加入的铁前驱物浓度、沉淀剂浓度、反应温度、反应时间等制备出不同尺寸的铁氧化物催化剂。
由实施例1-4可知，本发明提供的整体式介孔碳材料负载的铁氧化物催化剂的颗粒尺寸在纳米尺度内高度可控，尺寸分散性好，且催化颗粒大小均一、稳定性高；且本发明在整体式介孔碳材料负载的铁氧化物催化剂的制备方法中提出了在介孔原位合成纳米颗粒进而使纳米颗粒的尺寸得到限域的方法，且该制备方法利用绿色环保易得的生物质模板制备出的整体式介孔碳材料做载体，环保、简单、可控；此外，本发明整体式介孔碳材料负载的铁氧化物催化剂的制备方法可以通过改变铁前驱物制备整体式介孔碳负载四氧化三铁氧化物，或者负载三氧化二铁氧化物，该制备方法还能通过改变生长条件制备出不同尺寸的铁氧化物催化剂。
Claims (10)
1.一种整体式介孔碳负载的铁氧化物催化剂的制备方法，其包括以下步骤：
将整体式介孔碳材料进行酸化处理，然后提纯、干燥，得到酸化处理的整体式介孔碳材料；
将所述酸化处理的整体式介孔碳材料配制成水溶液后与铁前驱物混合，然后加入沉淀剂，在保护气中，在10℃-40℃条件下，反应2h-10h，得到粗产物；
将所述粗产物洗涤后真空干燥，得到整体式介孔碳负载的铁氧化物催化剂；
其中，所述铁前驱物的用量以其所含的铁的物质的量计，所述铁前驱物与整体式介孔碳材料的摩尔比为(0.01-1)：1。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：
所述铁前驱物为含有Fe2+和Fe3+的混合铁前驱物，得到的整体式介孔碳负载的铁氧化物催化剂为整体式介孔碳负载的四氧化三铁氧化物催化剂，其中，Fe2+和Fe3+的摩尔比为(1-3)：(1.5-9)；
或者，所述铁前驱物为只含有Fe2+的铁前驱物，得到的整体式介孔碳负载的铁氧化物催化剂为整体式介孔碳负载的三氧化二铁氧化物催化剂。
3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于：所述铁前驱物包括FeCl2、FeCl3、Fe(NO3)2和Fe(NO3)3中的一种或几种的组合；
优选地，所述整体式介孔碳材料包括由生物质模板制备的整体式介孔碳材料。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述整体式介孔碳材料的孔道直径为2nm-50nm，总孔容积为0.1cm3/g-2cm3/g，BET比表面积为100m2/g-1500m2/g。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述酸化处理采用的酸包括质量分数为10％-30％的稀硝酸溶液或质量分数为10％-30％的王水溶液；
优选地，所述酸化处理采用的酸为质量分数为10％-30％的稀硝酸溶液。
6.根据权利要求1或5所述的制备方法，其特征在于：所述酸化处理的步骤为：
将所述整体式介孔碳材料置于质量分数为10％-30％的稀硝酸溶液或质量分数为10％-30％的王水溶液中超声处理0.5h-10h，然后在20℃-60℃温度下搅拌浸泡1h-3h，得到酸化处理的整体式介孔碳材料。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述沉淀剂包括氨水，以所述铁前驱物中所含的铁的物质的量计，所述沉淀剂与所述铁前驱物的摩尔比为(2×104-0.01)：1。
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述干燥的温度为40℃-150℃，时间为4h-48h；
优选地，所述干燥的温度为40℃-120℃，时间为4h-16h；
优选地，所述真空干燥的温度为40℃-100℃，时间为4h-24h。
9.一种整体式介孔碳负载的铁氧化物催化剂，其以整体式介孔碳为载体，以负载的铁氧化物为催化剂活性物质，其特征在于：所述整体式介孔碳负载的铁氧化物催化剂是由权利要求1-8任一项所述的整体式介孔碳负载的铁氧化物催化剂的制备方法制得的。
10.根据权利要求9所述的整体式介孔碳负载的铁氧化物催化剂，其特征在于：以所含铁的质量计，所述整体式介孔碳负载的铁氧化物催化剂的负载率为0.01wt％-10wt％；
优选地，所述铁氧化物的粒径为2nm-40nm。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201610509907.XA CN107552050B (zh) | 2016-07-01 | 2016-07-01 | 一种整体式介孔碳负载的铁氧化物催化剂及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201610509907.XA CN107552050B (zh) | 2016-07-01 | 2016-07-01 | 一种整体式介孔碳负载的铁氧化物催化剂及其制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN107552050A true CN107552050A (zh) | 2018-01-09 |
| CN107552050B CN107552050B (zh) | 2021-01-29 |
Family
ID=60970005
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201610509907.XA Active CN107552050B (zh) | 2016-07-01 | 2016-07-01 | 一种整体式介孔碳负载的铁氧化物催化剂及其制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN107552050B (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112892474A (zh) * | 2021-01-15 | 2021-06-04 | 神美科技有限公司 | 一种多功能型工业水处理药剂及其制备方法 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102553525A (zh) * | 2011-12-20 | 2012-07-11 | 华北电力大学（保定） | 一种磁性修饰碳纳米管去除水中汞离子的方法及其再生方法 |
| CN103395781A (zh) * | 2013-07-25 | 2013-11-20 | 隋吴彬 | 蟹壳生物模板法制备三维有序大孔-介孔炭材料 |
| CN103691439A (zh) * | 2013-12-09 | 2014-04-02 | 吉林大学 | 一种用于芳香醇空气氧化的催化剂及其制备方法 |
-
2016
- 2016-07-01 CN CN201610509907.XA patent/CN107552050B/zh active Active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102553525A (zh) * | 2011-12-20 | 2012-07-11 | 华北电力大学（保定） | 一种磁性修饰碳纳米管去除水中汞离子的方法及其再生方法 |
| CN103395781A (zh) * | 2013-07-25 | 2013-11-20 | 隋吴彬 | 蟹壳生物模板法制备三维有序大孔-介孔炭材料 |
| CN103691439A (zh) * | 2013-12-09 | 2014-04-02 | 吉林大学 | 一种用于芳香醇空气氧化的催化剂及其制备方法 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112892474A (zh) * | 2021-01-15 | 2021-06-04 | 神美科技有限公司 | 一种多功能型工业水处理药剂及其制备方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN107552050B (zh) | 2021-01-29 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Tsubota et al. | Preparation of nanometer gold strongly interacted with TiO2 and the structure sensitivity in low-temperature oxidation of CO | |
| Zhang et al. | Creation of three-dimensionally ordered macroporous Au/CeO2 catalysts with controlled pore sizes and their enhanced catalytic performance for formaldehyde oxidation | |
| Guo et al. | Pt–Se nanostructures with oxidase-like activity and their application in a selective colorimetric assay for mercury (II) | |
| CN107812520A (zh) | 一种用于甲醛净化的负载型银催化剂制备方法 | |
| He et al. | In-situ growth of lepidocrocite on Bi2O3 rod: a perfect cycle coupling photocatalysis and heterogeneous fenton-like process by potential-level matching with advanced oxidation | |
| Li et al. | Unraveling the mechanisms of room-temperature catalytic degradation of indoor formaldehyde and its biocompatibility on colloidal TiO 2-supported MnO x–CeO 2 | |
| Zhang et al. | Controllable synthesis of Y2O3 microstructures for application in cataluminescence gas sensing | |
| CN107754785A (zh) | 一种用于低温催化氧化甲醛的石墨烯‑氧化锰复合催化剂及其制备方法 | |
| CN109821552A (zh) | 二维超薄Co3O4负载纳米Pt催化剂、制备方法及应用 | |
| Yu et al. | Effective removal of tetracycline by using bio-templated synthesis of TiO 2/Fe 3 O 4 heterojunctions as a UV–Fenton catalyst | |
| Wang et al. | High efficiency photocatalytic degradation of indoor formaldehyde by Ag/g-C3N4/TiO2 composite catalyst with ZSM-5 as the carrier | |
| CN108786805A (zh) | 一种复合催化剂及其制备方法和应用 | |
| Wen et al. | Engineering order mesoporous CeCoOx catalyst via in-situ confined encapsulation strategy for VOCs catalytic combustion | |
| CN111921522A (zh) | 一种室温催化氧化甲醛的掺锑氧化锡-氧化锰复合催化剂及其制备方法 | |
| CN107442117B (zh) | 一种尾气净化用催化剂 | |
| CN105727942B (zh) | 一种钯/碳纳米管催化剂及其制备方法和应用 | |
| Boudghene Stambouli et al. | Synthesis of FeWO4 heterogeneous composite by the sol–gel process: enhanced photocatalytic activity on malachite green | |
| CN113976115B (zh) | 分层核壳结构催化剂、制备方法、低温催化氧化甲苯应用 | |
| Hao et al. | Hierarchically porous silica supported ceria and platinum nanoparticles for catalytic combustion of toluene | |
| Zhang et al. | Preparation of organic montmorillonite supported TiO2 and its application in methylene blue removal | |
| Qiao et al. | Effective Au-Au+-Clx/Fe (OH) y catalysts containing Cl− for selective CO oxidations at lower temperatures | |
| Wang et al. | Low temperature NH 3-SCR reaction over MnO x supported on protonated titanate | |
| CN106984318B (zh) | 一种双金属钴基催化剂及制备方法和应用 | |
| Huang et al. | Preparation and characterization of manganese oxides supported on functionalized halloysite nanotubes with enhanced catalytic oxidation for toluene | |
| CN107552050A (zh) | 一种整体式介孔碳负载的铁氧化物催化剂及其制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |