金属镍掺杂可控粒径碳分子筛的制备研究.pdfVIP

刘 瑾等：金属镍掺杂可控粒径碳分子筛的制备研究 金属镍掺杂可控粒径碳分子筛的制备研究’ 刘 瑾1’2，邓 盾1，赵芬娜1，林庆文1 (1．安徽建筑工业学院材料与化学工程学院，安徽合肥230022； 2．先进建筑材料安徽省重点实验室，安徽合肥230022) 摘 要： 采用反相悬浮聚合，以纳米SiOz为模板制孔碳的模板材料。另外，还有化学气相沉积等[1¨引。 备出含Ni2+的聚糠醇微粒，将其作为碳前驱体，经炭其次，对高残碳有机材料结构稳定性差异认识不够全 化和后处理成功制得Ni掺杂粒径可控碳分子筛 面，高分散有序孔CMS的制备过程调控手段缺乏。然 而，利用聚合物与过渡金属盐复合体系为前驱体，经炭 (CMS)。利用XRD、N2吸附、FT—IR和TGA对其制 备机理和微结构进行了表征。结果表明，不同炭化条 化和共还原同步制备高分散金属负载CMS的研究鲜 件对CMS粒径大小及分布有一定的影响；炭化温度由 有报道。本文采用反相悬浮聚合并引入si02为模板 650℃升至700℃，介孔体积和总孔容量分别升至0．40合成出含Ni2+的碳前驱体微粒，进一步热解炭化后， 制备出粒径均匀可控、孔隙有序和空隙发达的CMS， 和0．67cm3／g，升温速率提高微孔孔容量增加2倍； 为金属镍均匀分散提供了有利条件。 XRD和AAS分析显示有2．24％(质量分数)镍掺杂到 CMS中。 2 实 验 关键词：碳分子筛；聚糠醇；反相悬浮聚合；模板；镍 掺杂 2．1仪器与试剂 中图分类号：TB34；0635．1文献标识码：A 糠醇、硝酸镍、浓硫酸、正丁醇、液体石蜡、Span- 60、氢氟酸(分析纯，上海化学试剂公司)；纳米二氧化 文章编号：1001-9731(2011)02-0325-04 1 引 言 碳分子筛(CMS)具有发达的孔隙结构和比表面 积，良好的热稳定性等优点，广泛应用于分离、储能、环 境治理和催化剂载体等领域【l’2J。一般来说，分子筛的 催化性能是将金属催化剂经离子交换等方法负载其上 2000)；全自动微孔吸附分析仪(ASAP2020)。 来实现的[3]。研究表明，将杂原子引入沸石类分子筛 2．2碳分子筛制备 孔壁后会使分子筛的热稳定性和水热稳定性降低，大 2．2．1前驱体制备 大限制此类分子筛的应用f4]。如果能将金属催化剂有 效地负载在高比表面积和高耐温、耐酸碱性及高分散 250mL四颈瓶中，溶解后升温至95℃，滴加糠醇、纳米 有序孔的CMS上，必然会扩大催化剂的应用领域。然 SiO。、硝酸镍的混合液，聚合2．5h，经抽滤、洗涤、可制 而，到目前为止，高分散有序孔CMS的制备一直未取 得前驱体。 得突破性进展。首先，同硅铝等沸石类分子筛的生长 2．2．2炭化工艺 过程f5】相比，碳分子筛的制备过程相对复杂，对高残炭 量的有机物进行热解炭化，如聚糠醇、酚醛树脂、聚酰 亚胺等，难以得到具有高比表面积和有序孔结构的 温，制得CMS。 CMS。近几年，国内外加强了对金属掺杂CMS结构 控制的合成研究，利用一些具有特殊功能结构的改性 2．2．3 CMS活化 材料来合成CMS，如：铸型炭化法(又称模板炭化法)， 4h，洗涤过滤后与6倍质量KOH混合，在上述相同碳 1997年，Kamegawa和Yoshidal6]便以硅胶为模板制 化工艺下进行活化，制得活化CMS。 备出膨化多孔碳球；随后RyongRyoo[7’8]等以不同的 介孔硅分子筛为模板制备出有