[发明专利]一种磷酸镍/纳米金颗粒复合气凝胶的制备方法

说明书

本发明公开了一种磷酸镍/纳米金颗粒复合气凝胶的制备方法。该气凝胶的制备方法包括：1)以镍的无机盐作为镍源，2)以羟基乙叉二膦酸同时为磷源和凝胶促进剂；3)以氯金酸为金源；4)以乙醇为溶剂；5)通过超临界干燥获得磷酸镍/纳米金颗粒复合气凝胶。该方法制备的气凝胶成分为磷酸镍和金；其中的磷酸镍为非晶态，金为晶态；纳米金颗粒的尺寸在10‑50nm之间；气凝胶的比表面积在120‑650m²/g之间，密度在0.05g/cm³到0.2g/cm³之间。本发明的制备方法具有原料易得，工艺简单的特点，所制备的磷酸镍/纳米金颗粒复合气凝胶可用于各类气相催化反应。

技术领域

本发明属于气凝胶材料制备技术领域，具体涉及一种制备磷酸镍/纳米金颗粒复合气凝胶的工艺

背景技术

气凝胶由于其本征的大比表面积、发达的空隙结构等特点，在各类催化反应中可以作为优良的催化剂载体，尤其是可以作为各种贵金属催化剂，如金，银，铂，铑等纳米颗粒的载体。通过将气凝胶与纳米贵金属颗粒相复合，一方面可以增加催化剂的比表面积，另一方面可以有效地抑制纳米颗粒的团聚，提高催化剂的稳定性。在当前的研究中，主要采用的气凝胶载体包括氧化硅、氧化铝、氧化钛等较易合成的氧化物气凝胶体系。同时，在制备工艺上，通常采用在已经制备好的气凝胶骨架结构中浸渍贵金属前驱体，再通过高温的热处理与还原等工艺，获得氧化物/纳米贵金属复合气凝胶。

同时，磷酸镍作为金属磷酸盐的一种，已经在各类气相催化反应中有广泛的应用。例如，磷酸镍被用于催化环己烯环氧化反应[磷酸镍纳米管的合成及其催化环己烯环氧化反应性能，催化学报,2010,31(09):1139-1144]。也有研究将磷酸镍作为一种光催化剂，用于降解亚甲基蓝染料[水热法制备磷酸镍及其光催化性能评价，化学研究及应用，2015,27:]。如果将具有大比表面积的磷酸盐气凝胶与纳米贵金属颗粒相结合，同时通过改变目前的贵金属担载的工艺，在溶胶-凝胶和超临界干燥的过程中一步实现磷酸镍/贵金属复合气凝胶的制备，对于进一步拓展气凝胶的应用领域，有着重要意义。

目前为止，关于金属磷酸盐气凝胶的研究较不多见，这是由于目前制备气凝胶的工艺集中在氧化物和碳材料等体系，所采用的前驱体基本为金属有机盐，所用的促凝剂为环氧化合物，因此无法在溶胶凝胶的反应过程中引入磷元素。同时，在溶胶-凝胶工艺中直接实现贵金属的担载也尚无报道。本发明提出了以羟基乙叉二膦酸同时作为促凝剂和磷源的思路，同时，结合乙醇超临界干燥，制备磷酸镍/纳米金复合气凝胶，所获得的气凝胶具有高的比表面积和高的孔隙率，可以用于电催化、电化学储能、光催化等领域。

发明内容

本发明的目的在于提供一种以镍的无机盐、氯金酸和羟基乙叉二膦酸为原料制备磷酸镍/纳米金颗粒复合气凝胶的方法。

磷酸镍/纳米金颗粒复合气凝胶的制备方法，其包含以下步骤：

1)以镍的无机盐和氯金酸为前驱体，无水乙醇为溶剂，配置镍-金/无水乙醇溶液，其中镍的无机盐浓度为0.01M-1M，氯金酸浓度为0.001-0.03M；

2)以无水乙醇为溶剂，配置羟基乙叉二膦酸/无水乙醇溶液作为凝胶促进剂与磷前驱体，其中羟基乙叉二膦酸的浓度为0.0034M-0.34M；

3)配置溶胶，将所述的镍-金/无水乙醇溶液和羟基乙叉二膦酸/无水乙醇溶液混合，以体积比计算，金属无机盐前驱体溶液和巯基丁二酸溶液的比例在10:1-1:10之间；

4)将上述溶胶放入密闭模具，进行凝胶反应，获得湿凝胶；

5)将上述湿凝胶放入无水乙醇中进行老化处理，得到老化后的湿凝胶；

6)将上述老化后的湿凝胶放入超临界干燥装置中，采用无水乙醇为干燥介质，进行超临界干燥，干燥完成取出即得到块状金属硫化物气凝胶；