[發明專利]一種磷酸鎳/納米金顆粒復合氣凝膠的制備方法

有效

• 申請號: 201810569400.2
• 申請日: 2018-06-05
• 公開（公告）號: CN108786673B
• 公開（公告）日: 2020-02-28
• 發明（設計）人: 陳建洄;支明佳;洪樟連
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: B01J13/00
• 分類號: B01J13/00;B82Y30/00;H01M4/36;H01M4/58;H01M10/0525
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 傅朝棟;張法高

本發明公開了一種磷酸鎳/納米金顆粒復合氣凝膠的制備方法。該氣凝膠的制備方法包括：1)以鎳的無機鹽作為鎳源，2)以羥基乙叉二膦酸同時為磷源和凝膠促進劑；3)以氯金酸為金源；4)以乙醇為溶劑；5)通過超臨界干燥獲得磷酸鎳/納米金顆粒復合氣凝膠。該方法制備的氣凝膠成分為磷酸鎳和金；其中的磷酸鎳為非晶態，金為晶態；納米金顆粒的尺寸在10?50nm之間；氣凝膠的比表面積在120?650m²/g之間，密度在0.05g/cm³到0.2g/cm³之間。本發明的制備方法具有原料易得，工藝簡單的特點，所制備的磷酸鎳/納米金顆粒復合氣凝膠可用于各類氣相催化反應。

技術領域

本發明屬于氣凝膠材料制備技術領域，具體涉及一種制備磷酸鎳/納米金顆粒復合氣凝膠的工藝

背景技術

氣凝膠由于其本征的大比表面積、發達的空隙結構等特點，在各類催化反應中可以作為優良的催化劑載體，尤其是可以作為各種貴金屬催化劑，如金，銀，鉑，銠等納米顆粒的載體。通過將氣凝膠與納米貴金屬顆粒相復合，一方面可以增加催化劑的比表面積，另一方面可以有效地抑制納米顆粒的團聚，提高催化劑的穩定性。在當前的研究中，主要采用的氣凝膠載體包括氧化硅、氧化鋁、氧化鈦等較易合成的氧化物氣凝膠體系。同時，在制備工藝上，通常采用在已經制備好的氣凝膠骨架結構中浸漬貴金屬前驅體，再通過高溫的熱處理與還原等工藝，獲得氧化物/納米貴金屬復合氣凝膠。

同時，磷酸鎳作為金屬磷酸鹽的一種，已經在各類氣相催化反應中有廣泛的應用。例如，磷酸鎳被用于催化環己烯環氧化反應[磷酸鎳納米管的合成及其催化環己烯環氧化反應性能，催化學報,2010,31(09):1139-1144]。也有研究將磷酸鎳作為一種光催化劑，用于降解亞甲基藍染料[水熱法制備磷酸鎳及其光催化性能評價，化學研究及應用，2015,27:]。如果將具有大比表面積的磷酸鹽氣凝膠與納米貴金屬顆粒相結合，同時通過改變目前的貴金屬擔載的工藝，在溶膠-凝膠和超臨界干燥的過程中一步實現磷酸鎳/貴金屬復合氣凝膠的制備，對于進一步拓展氣凝膠的應用領域，有著重要意義。

目前為止，關于金屬磷酸鹽氣凝膠的研究較不多見，這是由于目前制備氣凝膠的工藝集中在氧化物和碳材料等體系，所采用的前驅體基本為金屬有機鹽，所用的促凝劑為環氧化合物，因此無法在溶膠凝膠的反應過程中引入磷元素。同時，在溶膠-凝膠工藝中直接實現貴金屬的擔載也尚無報道。本發明提出了以羥基乙叉二膦酸同時作為促凝劑和磷源的思路，同時，結合乙醇超臨界干燥，制備磷酸鎳/納米金復合氣凝膠，所獲得的氣凝膠具有高的比表面積和高的孔隙率，可以用于電催化、電化學儲能、光催化等領域。

發明內容

本發明的目的在于提供一種以鎳的無機鹽、氯金酸和羥基乙叉二膦酸為原料制備磷酸鎳/納米金顆粒復合氣凝膠的方法。

磷酸鎳/納米金顆粒復合氣凝膠的制備方法，其包含以下步驟：

1)以鎳的無機鹽和氯金酸為前驅體，無水乙醇為溶劑，配置鎳-金/無水乙醇溶液，其中鎳的無機鹽濃度為0.01M-1M，氯金酸濃度為0.001-0.03M；

2)以無水乙醇為溶劑，配置羥基乙叉二膦酸/無水乙醇溶液作為凝膠促進劑與磷前驅體，其中羥基乙叉二膦酸的濃度為0.0034M-0.34M；

3)配置溶膠，將所述的鎳-金/無水乙醇溶液和羥基乙叉二膦酸/無水乙醇溶液混合，以體積比計算，金屬無機鹽前驅體溶液和巰基丁二酸溶液的比例在10:1-1:10之間；

4)將上述溶膠放入密閉模具，進行凝膠反應，獲得濕凝膠；

5)將上述濕凝膠放入無水乙醇中進行老化處理，得到老化后的濕凝膠；

6)將上述老化后的濕凝膠放入超臨界干燥裝置中，采用無水乙醇為干燥介質，進行超臨界干燥，干燥完成取出即得到塊狀金屬硫化物氣凝膠；