[发明专利]一种ZSM-5分子筛包覆FeMn纳米粒子核壳结构材料的制备方法

说明书

一种ZSM‑5分子筛包覆双金纳米粒子核壳结构材料的制备方法是用有机铁盐、有机锰盐为前驱体，油胺、油酸为溶剂，在惰性气氛下热分解得到FeMn纳米粒子，将其溶于氯仿并加入CTAB的水溶液，蒸干氯仿，加入氨水调节pH在8‑12，在搅拌条件下加入正硅酸乙酯，水解24‑72 h得到FeMn@SiO₂材料。将FeMn@SiO₂加入到ZSM‑5分子筛合成溶液中，搅拌均匀后转入聚四氟乙烯水热釜中160‑220 ^oC下晶化24‑96 h得到分子筛包覆FeMn双金属纳米粒子的核壳结构材料。本发明合成过程简单，金属原子利用率较高，核壳结构明显、壳层规则完整、核层粒径均匀且分散性良好的优点。

技术领域

本发明涉及一种ZSM-5分子筛包覆FeMn纳米粒子核壳结构材料的制备方法。

背景技术

由于金属与金属之间化学组成与微观结构变化，FeMn纳米粒子具有较强的磁性、耐光性以及良好的催化性能，可广泛应用于电子、传感器、高磁记录材料以及工业催化等方面。但是由于纳米粒子颗粒较小，表面能较大，在一些高温高压的条件下易团聚长大，使纳米粒子的应用受到限制。而分子筛具有规则的形貌，一定的酸性，高的热稳定性，用沸石分子筛包覆FeMn纳米粒子不仅有利于分散稳定双金属纳米材料，而且沸石分子筛可以与双金属纳米粒子起到协同作用。

分子筛包覆金属纳米粒子的方法主要包括后处理方法、一步合成法。后处理方法主要包括离子交换发法、浸渍法等。后处理方法简单易于放大，但是不具备普适性，仅仅对大孔径的分子筛有效，微孔分子筛很难通过后处理方法引入纳米粒子。而一步合成法金属前驱体加入分子筛合成液中水热合成，这种方法操作简单，但是不易实现对纳米粒子成核长大的过程控制，而且金属的原子利用率不高，经济价值低，很难实现工业化。目前，对于分子筛包覆FeMn纳米粒子核壳结构材料的制备，如何克服制备过程复杂，工艺条件要求严格，原子利用率不高的缺点并且精确控制核的组成、尺寸，壳层分子筛的形貌、尺寸、织构参数等参数仍然是面临的主要问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种合成过程可精确调控、操作简单、易于放大的ZSM-5分子筛包覆FeMn纳米粒子核壳结构材料的制备方法。

本发明提出分子筛包覆双金属纳米粒子核壳结构纳米材料，其核为FeMn双金属纳米粒子，核的粒径可通过油胺与油酸的比例调节，核的组成可由前驱体的组成调控，壳层为分子筛，分子筛的组成可通过分子筛合成溶液的配比来调控，分子筛形貌、织构参数可通过双金属纳米粒子的浓度调控。

本发明提供了一种ZSM-5分子筛包覆FeMn纳米粒子核壳结构材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)FeMn双金属纳米粒子的制备：

将有机铁盐、有机锰盐、油胺、油酸混合搅拌均匀，得到混合液，铁盐锰盐在混合液中的总摩尔浓度为0.1-1mol/L，有机铁盐与有机锰盐的摩尔比为0.05-20：1，油胺与油酸的体积比为0.1-1：1，然后将混合液在惰性气氛下加热至180-350℃并回流1-8h，其中搅拌速度10-50转/分，冷却至室温，加入与混合液等体积的无水乙醇进行沉淀，最后离心分离，得到均一分散的FeMn双金属纳米粒子；

(2)核壳结构的制备：

按FeMn双金属纳米粒子：氯仿：十六烷基三甲基溴化铵水溶液：正硅酸乙酯＝0.5-3g：10-60mL：50-150mL：10-30mL，将步骤(1)FeMn双金属纳米粒子溶于氯仿，并向体系中加入浓度为0.1-10mol/L的十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)的水溶液，接着在60-120℃水浴下蒸干氯仿，最后加入氨水调节pH在8-12，在搅拌条件下缓慢加入正硅酸乙酯，然后反应24-72h，过滤干燥，再经400-600℃焙烧后得到二氧化硅包覆的双金属纳米粒子(FeMn@SiO₂)材料；