[发明专利]一种隐钾锰型K2-xCoyNizMn8-y-zO16纳米线及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种隐钾锰型K_2-xCo_yNi_zMn_8-y-zO₁₆纳米线及其制备方法，属于分子筛技术领域。

背景技术

氧化锰八面体分子筛（OMS-2）具有高的孔隙率和多种孔道结构，是一种类似于沸石型的新型微孔材料，其晶体结构具有由2x2共边的八面体MnO₆链构成，链与链之间通过八面体顶点的氧原子相连形成大约为0.46nm×0.46nm的一维孔道，由于OMS-2晶格中存在多种价态的锰离子（Mn²⁺、Mn³⁺、Mn⁴⁺），又有大量敞开的层间和孔道结构，因而表现出良好的氧化还原活性，同时还具有温和的表面酸碱性以及优异的离子交换性能，从而OMS-2可广泛应用于分离、气体传感、能源存储、催化剂等领域。

中国专利文献CN101711990A公开了一种负载金属氧化物的分子筛催化剂，由纯隐钾锰矿型二氧化锰和过渡金属组成，其采用回流法制备得到，具体步骤包括：（1）配制150mL0.3mol/L的高锰酸钾溶液，40℃加热搅拌后转移到1000mL的三口烧瓶中，在搅拌条件下于80℃油浴加热15min，并用自来水冷凝回流；（2）配制150mL0.45mol/L的醋酸锰溶液，40℃加热搅拌后加入到步骤（1）中盛有高锰酸钾溶液的三口烧瓶中，控制搅拌速度为400r/min，并用自来水进行冷凝回流，将上述两种溶液于80℃反应22小时，得到黑色浆状沉淀，黑色浆状沉淀用去离子水抽滤1小时，然后在烘箱内于105℃干燥11小时；再放入马弗炉于400℃焙烧4小时，得到八面体锰氧化物分子筛催化剂（OMS-2）固体；（3）称取0.67g六水和硝酸钴加入45mL水中配制成溶液，再加入2.5g步骤（2）制得的OMS-2固体,利用旋转蒸发仪将钴浸渍在OMS-2固体上，控制水温40℃，将得到的固体在烘箱内于105℃干燥11小时，再放入马弗炉于400℃焙烧4小时，得到掺杂钴质量分数为5wt%的Co/OMS-2催化剂。上述催化剂的稳定性好，对乙醇汽油尾气残余的乙醇乙醛氧化能力强，低温活性好，然而，上述采用化学回流法制备上述催化剂，需要分步进行，步骤及操作繁杂，获得的产物结晶度较差，粒度分布范围较宽，分散性不好。

此外，现有技术中的中国文献CN102623188A还公开了一种掺杂的氧化锰八面体分子筛的制备方法，其具体步骤为：将高锰酸钾和硫酸锰按照摩尔比值为0.76的配比混合成均匀溶液，之后按照Sn/Mn摩尔比值为0.03加入四氯化锡，同时加入浓硝酸调节pH值为1-2，在160℃水热反应24h，然后过滤，去离子水和乙醇反复洗涤，60℃干燥12h，研磨后得到锡掺杂的氧化锰八面体分子筛。上述锡掺杂的氧化锰八面体分子筛采用水热法制备得到，从而制备过程中能够实现原料在水溶液中的均匀混合，制备得到的粉体其粒度分布范围窄，结晶良好，然而，该方法制备得到的锡掺杂的氧化锰八面体分子筛，其结构中锡和氧化锰只是物理意义上的混合，锡并没有取代晶格中锰的位置，从而在晶格产生了一些杂项，影响结构的稳定性和可控性，将其应用于催化剂等领域时，非纯相杂质的引入反而会降低材料的催化活性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是现有技术采用水热法制备得到掺杂的氧化锰八面体分子筛的结构中，掺杂原子并没有取代晶格中锰的位置，存在杂项较多，结构稳定性和可控性差，从而提供一种以单一化合物形式存在的隐钾锰型K_2-xCo_yNi_zMn_8-y-zO₁₆纳米线及其制备方法。

为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

一种隐钾锰型K_2-xCo_yNi_zMn_8-y-zO₁₆纳米线，所述K_2-xCo_yNi_zMn_8-y-zO₁₆的分子式中0≤x<2，0≤y≤6，0≤z≤6，0<y+z≤6；

所述K_2-xCo_yNi_zMn_8-y-zO₁₆属四方晶系，晶格参数