CN104477998A - 一种有序介孔铜锰复合氧化物的制备方法 - Google Patents

一种有序介孔铜锰复合氧化物的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种有序介孔铜锰复合氧化物的制备方法，将硝酸铜和硝酸锰溶于乙醇溶液中，金属总摩尔浓度为1～2.3 mol/L，铜锰摩尔比为0～3，搅拌均匀；以有序介孔二氧化硅为模板剂，金属总摩尔数:模板摩尔量=1:1～25:16，置于已抽真空的抽滤瓶中，上端使用分液漏斗密封；将配制的溶液置于分液漏斗中，真空状态下缓慢滴入模板剂中，滴完后保持真空状态0.5～1小时；采用真空浸渍、真空干燥、马弗炉中焙烧即得有序介孔结构的铜锰氧化物。本发明方法具有成本低、操作简单，所制备的铜锰复合氧化物孔结构高度有序、孔径分布窄等优点。

Description

一种有序介孔铜锰复合氧化物的制备方法
技术领域
本发明属于固体介孔材料制备技术领域，具体涉及一种以有序介孔硅为硬模板法制备有序介孔铜锰复合氧化物的方法。
背景技术
铜锰复合氧化物是一类具有重要应用价值的材料，因其拥有独特的晶体结构、电磁性质及较高的氧化、还原能力，被广泛应用在滤毒罐、过滤式自救器、消防面具、逃生面具、氧化罐等上面。相比于非孔铜锰复合氧化物而言，介孔铜猛氧化物具有孔道结构发达、比表面积和孔体积大，因此性能更加优越，用途更加广泛。
但是，目前铜锰复合氧化物的制备多采用传统的制备方法包括共沉淀法、分步沉淀法、浸渍法和溶胶凝胶法等方法制备，制得铜锰复合氧化物为非孔结构，比表面积较小。仅有很少文献报道了介孔铜锰氧化物的合成，其采用氧化还原方法，制备铜猛复合氧化物结构为无序介孔结构。虽然上述制备方法比较简单，但是所制备铜猛复合氧化物的性能如催化稳定性等较差，性能不能够进一步得到提升。
发明内容
本发明的目的是解决现有技术中的问题，提供一种孔道结构发达的有序介孔铜锰复合氧化物的合成方法。
一种有序介孔铜锰复合氧化物的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）将硝酸铜和硝酸锰溶于乙醇溶液中，金属总摩尔浓度为1～2.3 mol/L，铜锰摩尔比为0～3，搅拌均匀备用；
（2）以有序介孔二氧化硅为模板剂，金属总摩尔数:模板摩尔量=1:1～25:16，置于已抽真空的抽滤瓶中，继续抽真空1小时，上端使用分液漏斗密封；
（3）将步骤（1）配制的溶液置于分液漏斗中，真空状态下缓慢滴入步骤（2）中的模板剂中，滴完后保持真空状态0.5～1小时；
（4）将步骤（3）中抽滤瓶的溶液转移至结晶皿中，放置在50℃真空干燥箱中干燥；
（5）将步骤（4）得到的产品研磨，置于马弗炉中焙烧，以1℃/min升温至300℃，并保持2小时；
（6）将步骤（5）得到的产品置于盛有2 moL/L的氢氧化钠的烧杯中，在水浴中反复搅拌，抽滤，最后经烘箱干燥，即得有序介孔结构的铜锰氧化物。
步骤（4）所述干燥时间为2天。
步骤（6）所述水浴温度40℃，烘箱干燥温度为100℃。
有序介孔结构具有孔隙率大、孔道结构有序、以及高比表面积和孔体积等优点，因此，制得有序介孔结构的铜猛复合氧化物将可进一步拓宽和改善其性能，具有非常重要的意义。本发明方法具有成本低、操作简单，所制备的铜锰复合氧化物孔结构高度有序、孔径分布窄等优点。
本发明首次公布了有序介孔结构铜锰复合氧化物的制备，迄今为止，无相关文献和专利报道有序介孔结构铜锰复合氧化物的合成。
附图说明
图1是实施例1～3的XRD图。
图2是实施例1的TEM图，图3是实施例2的TEM图。
具体实施方式
实施例1 ：
参照文献[R. Ryoo et al.,  Chem Commun.,  (2003)2136]合成KIT-6。称取1 g KIT-6置于抽滤瓶中，使用带有分液漏斗的塞子密封抽滤瓶，将分液漏斗转至密封状态，抽真空至真空度达0.1 Mpa，并保持该真空度1 h。
称取3.02 g硝酸铜（Cu(NO3)2·3H2O）和4.47 g 50%的硝酸锰溶液溶于15 mL无水乙醇中，搅拌至溶解。将该溶液转移至上述分液漏斗中，转动活塞，慢慢滴入KIT-6中，至溶液滴完后，继续抽真空0.45 h，转移至结晶皿中。将结晶皿置于50 ℃真空干燥箱中继续干燥2天。取出样品，研磨过筛，将样品置于坩埚中，以1 ℃/min的速率升至300 ℃，并在该温度下保持2 h，将所得样品置于盛有2 moL/L的NaOH的烧杯中，在40 ℃水浴中反复搅拌，抽滤，最后经100 ℃烘箱干燥，即得三维有序介孔结构的铜锰氧化物。
实施例2 ：
参照文献[R. M. Grudzien et al.,  Appli. Surf. Sci.,  253(2007)5660]合成SBA-16。称取1 g SBA-16置于抽滤瓶中，使用带有分液漏斗的塞子密封抽滤瓶，将分液漏斗转至密封状态，抽真空至真空度达0.1 Mpa，并保持该真空度1 h。
称取3.02 g硝酸铜（Cu(NO3)2·3H2O）和4.47 g 50%的硝酸锰溶液溶于15 mL无水乙醇中，搅拌至溶解。将该溶液转移至上述分液漏斗中，转动活塞，慢慢滴入KIT-6中，至溶液滴完后，继续抽真空 0.5 h，转移至结晶皿中。将结晶皿置于50 ℃真空干燥箱中继续干燥2天。取出样品，研磨过筛，将样品置于坩埚中，以1 ℃/min的速率升至300 ℃，并在该温度下保持2 h，将所得样品置于盛有2 moL/L的NaOH的烧杯中，在40 ℃水浴中反复搅拌，抽滤，最后经100 ℃烘箱干燥，即得三维有序介孔结构的铜锰氧化物。
实施例3：
参照文献[Zhao DY et al.,  Science , 279(1998)548]合成SBA-15。称取1 g SBA-15置于抽滤瓶中，使用带有分液漏斗的塞子密封抽滤瓶，将分液漏斗转至密封状态，抽真空至真空度达0.1 MPa,并保持该真空度1 h。
称取3.02 g硝酸铜（Cu(NO3)2·3H2O）和4.47 g 50%的硝酸锰溶液溶于15 mL无水乙醇中，搅拌至溶解。将该溶液转移至上述分液漏斗中，转动活塞，慢慢滴入KIT-6中，至溶液滴完后，继续抽真空 1 h，转移至结晶皿中。将结晶皿置于50 ℃真空干燥箱中继续干燥2天。取出样品，研磨过筛，将样品置于坩埚中，以1 ℃/min的速率升至300 ℃，并在该温度下保持2 h，将所得样品置于盛有2 moL/L的NaOH的烧杯中，在40 ℃水浴中反复搅拌，抽滤，最后经100 ℃烘箱干燥，即得有序介孔结构的铜锰氧化物。

Claims (3)

1.一种有序介孔铜锰复合氧化物的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）将硝酸铜和硝酸锰溶于乙醇溶液中，金属总摩尔浓度为1～2.3 mol/L，铜锰摩尔比为0～3，搅拌均匀备用；
（2）以有序介孔二氧化硅为模板剂，金属总摩尔数:模板摩尔量=1:1～25:16，置于已抽真空的抽滤瓶中，继续抽真空1小时，上端使用分液漏斗密封；
（3）将步骤（1）配制的溶液置于分液漏斗中，真空状态下缓慢滴入步骤（2）中的模板剂中，滴完后保持真空状态0.5～1小时；
（4）将步骤（3）中抽滤瓶的溶液转移至结晶皿中，放置在50℃真空干燥箱中干燥；
（5）将步骤（4）得到的产品研磨，置于马弗炉中焙烧，以1℃/min升温至300℃，并保持2小时；
（6）将步骤（5）得到的产品置于盛有2 moL/L的氢氧化钠的烧杯中，在水浴中反复搅拌，抽滤，最后经烘箱干燥，即得有序介孔结构的铜锰氧化物。
2.根据权利要求1所述一种有序介孔铜锰复合氧化物的制备方法，其特征在于，步骤（4）所述干燥时间为2天。
3.根据权利要求1所述一种有序介孔铜锰复合氧化物的制备方法，其特征在于，步骤（6）所述水浴温度40℃，烘箱干燥温度为100℃。
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