[发明专利]一种直接成型的金属元素改性碳化钴材料的制备方法

说明书

一种直接成型的金属元素改性碳化钴材料的制备方法是将海藻酸钠粉末配置浓度为14‑60wt%均相水溶液Ａ；将可溶性改性金属盐与可溶性钴盐配置为浓度为10‑80wt%的水溶液Ｂ；按海藻酸钠：钴盐摩尔比＝0.2－18，将溶液Ａ逐滴滴入搅拌中的溶液Ｂ得到球状胶体；将所得球状胶体过滤、干燥得到干球；在绝氧气氛下焙烧即得到成型的金属元素改性碳化钴材料。本发明具有方法简单，成本低的优点。

技术领域

本发明属于纳米材料制备技术，具体涉及一种直接成型的金属元素改性碳化钴材料的制备方法。

背景技术

金属元素改性碳化钴材料在合成气转化等领域有着广泛的应用，目前，现有金属元素改性碳化钴材料的制备往往采用浸渍法或共沉淀法，但这种常用方法所制备的改性碳化钴材料存在金属元素分布不均匀、反应过程中容易团聚和发生相分离的缺点。此外，形成碳化钴的过程往往需要甲烷、一氧化碳等碳化剂，并且合成后的碳化钴材料还需要加入胶黏剂等进行成型过程，增加了合成材料的经济成本，并且成型用的胶黏剂也往往材料物化性质产生不确定影响从而制约材料的应用。

发明内容

本发明的目的是提供一种方法简单，成本低的直接制备成型的金属元素改性碳化钴材料方法。

海藻酸钠(Sodium Alginate，NaAlg，简称AGS)是从褐藻类的海带或马尾藻中提取的一种多糖碳水化合物，是由1，4-聚-13-D-甘露糖醛酸（简写：M）和a-L-古罗糖醛酸（简写：G）组成的一种线型聚合物，是海藻酸衍生物中的一种，所以有时也称褐藻酸钠或海带胶和海藻胶，其分子式为(C₆H₇O₆Na)n，相对分子量在32000—200000左右，其结构单元分子量理论值为198.11。

本发明是采用海藻酸钠作为交联剂，本发明的制备原理如下：

本发明是利用了海藻酸钠可以在极其温和的条件下与金属离子发生快速的离子交换反应从而形成海藻酸盐水凝胶，即当有金属离子存在时，a-L-古罗糖醛酸单元上的Na离子与金属离子发生离子交换反应，a-L-古罗糖醛酸单元堆积形成交联网络结构，因此形成凝胶。

本发明的制备方法，包括如下步骤：

将海藻酸钠粉末在30―60℃下配置为浓度为14-60wt%均相水溶液Ａ；按改性金属盐 : 钴盐摩尔比= 0.1―20，将可溶性改性金属盐与可溶性钴盐配置为浓度为10-80wt%的水溶液Ｂ；按海藻酸钠：钴盐摩尔比＝0.2－18，将溶液Ａ逐滴滴入搅拌中的溶液Ｂ得到球状胶体；将所得球状胶体过滤、在60―120℃下真空干燥得到干球；在绝氧气氛下于300―1000度焙烧即得到成型的金属元素改性碳化钴材料。

如上所述的金属元素是Ca、Ba、Nb、Rh、Pd、Pb、Cd、Ga、La、Zr、Ce、Zn、Mn、Cu、Fe、Cr、Mo、W中的一种。可溶性金属盐是氯化钙、硝酸钙、硫酸钙、氯化钡、硝酸钡、硫酸钡、氯化铌、硝酸铌、硫酸铌、氯化铑、硝酸铑、硫酸铑、氯化钯、硝酸钯、硫酸钯、氯化铂、硝酸铂、硫酸铂、氯化镉、硝酸镉、硫酸镉、氯化镓、硝酸镓、硫酸镓、氯化镧、硝酸镧、硫酸镧、氯化锆、硝酸锆、硫酸锆、氯化铈、硝酸铈、硫酸铈、氯化锌、硝酸锌、硫酸锌、氯化锰、硝酸锰、硫酸锰、氯化铜、硝酸铜、硫酸铜、氯化铁、硝酸铁、硫酸铁、氯化铬、硝酸铬、硫酸铬、钼酸铵或钨酸铵。

如上所述的钴盐是氯化钴、硝酸钴或硫酸钴。

如上所述的绝氧气氛是N₂、Ar 、He、CO、CO₂、CH₄。

本发明所述的制备成型的金属元素改性碳化钴材料的方法流程简单，成本低，容易操作，可有望大量生产。通过调节海藻酸钠的引入量、调控金属元素与钴元素的比例，进而获得颗粒尺度均匀、结构规整的不同金属元素改性碳化钴材料。

附图说明

图1是成型Ce改性碳化钴材料