[发明专利]一种纳米钒酸铬及制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明属于纳米材料技术领域，具体涉及一种纳米钒酸铬、其制备方法和应用。

背景技术

钒酸铬(CrVO₄)是一种重要的无机功能材料，广泛应用于多相催化、电池材料、吸附材料、传感器等领域，如多相催化中可用于氧化脱氢催化剂、氨氧化反应催化剂等。有几种方法可以合成钒酸铬，如通过高温固相反应可以合成正交或单斜相的钒酸铬(M.Touboul，K.Melghit.J.Mater.Chem.1995，5(1)：147-150.)，Takatoshi Tojo等人以Cr₂O₃.nH₂O和V₂O₅为原料通过机械研磨合成了四方相的钒酸铬(Takatoshi Tojo，Qiwu Zhang，Fumio Saito.J.Solid State Chem.2006，179：433-437)。但这些方法制备的的钒酸铬普遍粒径较大，在微米及以上级，因此，在氨氧化催化中，虽然原料转化率高，但催化反应所需温度较高，一般在380-430℃左右，致使部分原料发生过度氧化，反应一段时间后，催化剂表面会发生积炭，导致催化剂活性显著降低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种纳米钒酸铬。

本发明的又一目的在于提供一种纳米钒酸铬的制备方法及应用。

为实现上述目的，本发明提供的纳米钒酸铬为颗粒状或棒状，颗粒状的粒径为30-200nm；棒状的直径为20-100nm，长度为100-500nm。

本发明提供的制备上述纳米钒酸铬的方法，其步骤为：

将钒源与铬源按金属原子摩尔比1∶1的比例置于压力容器中，加入溶剂并混合均匀，密封后升温至120-300℃，溶剂热反应2-200小时，产物经过滤、洗涤、真空干燥，得前驱体；

将前驱体在300-800℃温度下煅烧0.1-10小时，冷却至室温，即得纳米钒酸铬。

所述钒源为钒氧化物或钒盐，所述铬源为铬氧化物或铬盐。

所述钒氧化物包括但不限于V₂O₅、V₂O₄或V₂O₃，所述钒盐包括但不限于NH₄VO₃；所述铬氧化物包括但不限于Cr₂O₃或CrO₃，所述铬盐包括但不限于CrCl₃、Cr(NO₃)₃或(NH₄)₂Cr₂O₇。

所述溶剂热反应的溶剂可以为醇、醛或酮，或者其水溶液，或者糖的水溶液，也可以为以上两种或两种以上溶剂的混合物。

所述醇包括但不限于聚乙烯醇或C1-C20的一元醇、多元醇。

所述糖包括但不限于单糖、二糖或多糖。

所述压力容器为高压釜或耐压反应器。

本发明提供的纳米钒酸铬可用于催化甲基芳烃氨氧化反应制备芳香腈。

所述甲基芳烃包括甲苯、卤代甲苯、甲氧基甲苯、羟基甲苯、硝基甲苯、氰基甲苯、氨基甲苯、二甲苯、甲基吡啶、甲基吡嗪或甲基嘧啶。

本发明制备的纳米钒酸铬尺寸小、粒径分布均匀，方法简单、原料易得、成本低廉、适于大规模制备；用于甲基芳烃的氨氧化反应制备芳香腈时，氨氧化反应温度为300-380℃；与常规的钒酸铬相比，不仅反应温度明显降低，选择性好，而且反应活性提高了18％以上。

附图说明

图1为本发明所得的棒状纳米钒酸铬的透射电镜图。

图2为本发明所得的颗粒状纳米钒酸铬的透射电镜图。

图3为本发明所得的纳米钒酸铬的XRD图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细的说明。从实施例可以看出，当溶剂热反应的溶剂为有机溶剂时，制备得到的基本上为图1所示的棒状产物，其直径为20-100nm，长度为100-500nm；而当溶剂为有机溶剂的水溶液时，则制备得到的基本上为为图2所示的颗粒状产物，其粒径为30-200nm。从图3可以看出，本发明所得的棒状或颗粒状的产物为纳米钒酸铬。

实施例1