專利名稱：一種高比表面、高分散度硅鈦復(fù)合氧化物的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于復(fù)合氧化物的制備方法，具體涉及采用溶膠凝膠法一步合成高比表面、高度分散度的硅鈦復(fù)合氧化物。
背景技術(shù)：
硅鈦復(fù)合氧化物可以作為光催化劑，降解水中的有機污染物，凈化室內(nèi)空氣，還可用于廢氣處理，如處理NOx，CO，SO2等。硅鈦復(fù)合氧化物在一些酸催化反應(yīng)中也具有相當(dāng)活性，如苯酚胺化，乙烯水合，丁烯異構(gòu)化等反應(yīng)。還作為催化劑載體使金屬得到分散以提高催化劑活性。基于其廣泛的應(yīng)用前景，國內(nèi)外研究人員在設(shè)計合成TiO2-SiO2復(fù)合氧化物包括對制備方式、水解條件、鈦含量、干燥方式、焙燒溫度等因素對硅鈦結(jié)構(gòu)性能的影響作了大量有意義的探索。如研究人員Dutoit等(J.Catal.1995，153，165)在制備硅鈦復(fù)合氧化物方面作了大量的基礎(chǔ)研究工作，首先為了消除硅醇鹽與鈦醇鹽之間水解速度的差異，將異丙醇鈦與等摩爾的乙酰丙酮絡(luò)合劑在異丙醇中回流1h，還對硅醇鹽進(jìn)行預(yù)水解，預(yù)處理結(jié)束后，將已處理好的鈦醇鹽加入預(yù)水解過的硅醇鹽中，HCl為水解催化劑，采用不同干燥方式，制備硅鈦復(fù)合氧化物。其中，復(fù)合氧化物中TiO2的質(zhì)量百分含量為10％，經(jīng)過自然干燥，400℃焙燒后的比表面分別為399m2/g，而且為無定型材料，沒有TiO2的晶形出現(xiàn)。但在合成過程中，使用絡(luò)合劑，造成成本提高，采用硅醇鹽的預(yù)水解，使制備工藝復(fù)雜化。Yu等(J.Non-Cryst.Solids2000，261，260)避免了采用傳統(tǒng)的兩步水解以及對鈦鹽進(jìn)行有機修飾的方法，以HCOOH或NH4OH為催化劑，一步水解制得等摩爾的硅鈦復(fù)合氧化物，具體步驟如下將TEOS(正硅酸乙酯)和TEOT(鈦酸乙酯)溶于乙醇中形成醇溶液，將蒸餾水加入等量的乙醇中，用HCOOH或NH4OH調(diào)節(jié)PH值到2或10，并作為水解劑加入到上述醇溶液中，經(jīng)過水解、縮聚，60℃成膠，110℃自然干燥，550℃焙燒后，得到硅鈦復(fù)合氧化物。此方法制得的復(fù)合氧化物中沒有完整的TiO2的晶形出現(xiàn)，比表面為300m2/g，但仍沒有脫離使用鈦醇鹽作為鈦源，具有比表面小，成本高的缺點。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種成本低、高比表面、高分散度的硅鈦復(fù)合氧化物的制備方法。
本發(fā)明是用醋酸作催化劑，由正硅酸乙酯，四氯化鈦在乙醇介質(zhì)中共水解、縮聚，室溫下成膠，本發(fā)明的制備方法具體步驟如下將正硅酸乙酯溶于乙醇，再加入水和醋酸，攪拌均勻后，在惰性氣體保護下，滴加四氯化鈦，繼續(xù)攪拌混合均勻，于室溫陳化3-20小時形成凝膠，經(jīng)60-100℃下干燥、300-600℃下焙燒，得到硅鈦復(fù)合氧化物；物料各組分摩爾比為TEOS∶TiCl4∶C2H5OH∶CH3COOH∶H2O＝1∶0.04-1.26∶6-23∶2.0-4.3∶10.2-21.1本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點1.采用四氯化鈦作為鈦源，取代了有機醇鹽，如異丙醇鈦，鈦酸乙酯等，使制備工藝經(jīng)濟、使用。
2.在惰性氣體保護下滴加四氯化鈦，避免四氯化鈦在空氣中水解，使得結(jié)果準(zhǔn)確，并避免污染環(huán)境。
3.采用醋酸作水解催化劑，使正硅酸乙酯、四氯化鈦在乙醇介質(zhì)中一步水解制得復(fù)合氧化物，不采用硅醇鹽的預(yù)水解，制備過程簡單化。
4.沒有采用絡(luò)合劑修飾鈦鹽，既降低成本又簡化工藝。
5.通過改變制備條件，對硅鈦復(fù)合氧化物的比表面積在一定范圍內(nèi)調(diào)控，并且所有產(chǎn)品均為無定型，沒有TiO2的晶形出現(xiàn)。
6.硅鈦復(fù)合氧化物具有高的比表面、高的分散度。
具體實施例方式實施例1取TEOS 25ml溶于40ml乙醇中，加入醋酸13.4ml，水20.6ml，混合均勻后，惰性氣體保護下滴加0.48ml TiCl4，繼續(xù)攪拌30min，于室溫下陳化3小時，經(jīng)60℃干燥，500℃焙燒得硅鈦復(fù)合氧化物。硅鈦復(fù)合氧化物的比表面為703.5m2/g，XRD結(jié)果表明沒有TiO2的晶形出現(xiàn)。原料各組分摩爾比為1∶0.04∶6.1∶2.07∶10.2。
實施例2取TEOS 25ml溶于70ml乙醇中，加入醋酸15.2ml，水21.8ml，混合均勻后，惰性氣體保護下滴加1.03ml TiCl4，繼續(xù)攪拌30min，于室溫下陳化5小時，經(jīng)70℃干燥，550℃焙燒得硅鈦復(fù)合氧化物，硅鈦復(fù)合氧化物的比表面為681.3m2/g，XRD結(jié)果表明沒有TiO2的晶形出現(xiàn)。原料各組分摩爾比為1∶0.08∶13.3∶2.35∶10.8。
實施例3取TEOS 20ml溶于70ml乙醇中，加入醋酸12.3ml，水19.0ml，混合均勻后，惰性氣體保護下滴加1.85ml TiCl4，繼續(xù)攪拌30min，于室溫下陳化10小時，經(jīng)90℃干燥，500℃焙燒得硅鈦復(fù)合氧化物，比表面為670.6m2/g，XRD結(jié)果表明沒有TiO2的晶形出現(xiàn)。原料各組分摩爾比為1∶0.188∶13.3∶2.38∶11.8。
實施例4取TEOS 15ml溶于90ml乙醇中，加入醋酸8.6ml，水16ml，混合均勻后，惰性氣體保護下滴加2.4ml TiCl4，繼續(xù)攪拌30min，于室溫下陳化15小時，經(jīng)100℃干燥，550℃焙燒得硅鈦復(fù)合氧化物，硅鈦復(fù)合氧化物的比表面為432.7m2/g，XRD結(jié)果表明沒有TiO2的晶形出現(xiàn)。原料各組分摩爾比為1∶0.32∶22.8∶2.22∶13.2。
實施例5取TEOS 15ml溶于60ml乙醇中，加入醋酸11.6ml，水18ml，混合均勻后，惰性氣體保護下滴加3.7ml TiCl4，繼續(xù)攪拌30min，于室溫下陳化20小時，經(jīng)80℃干燥，400℃焙燒得硅鈦復(fù)合氧化物，硅鈦復(fù)合氧化物的比表面為421.8m2/g，XRD結(jié)果表明沒有TiO2的晶形出現(xiàn)。原料各組分摩爾比為1∶0.56∶15.2∶3.0∶14.8。
實施例6取TEOS 10ml溶于40ml乙醇中，加入醋酸11.0ml，水17ml，混合均勻后，惰性氣體保護下滴加5.54ml TiCl4，繼續(xù)攪拌30min，于室溫下陳化13小時，經(jīng)100℃干燥，300℃焙燒得硅鈦復(fù)合氧化物，硅鈦復(fù)合氧化物的比表面為351.5m2/g，XRD結(jié)果表明沒有TiO2的晶形出現(xiàn)。原料各組分摩爾比為1∶1.26∶15.31∶4.25∶21.1。
實施例7采用上述實施例2的制備條件，將經(jīng)過100℃干燥的樣品于600℃焙燒，得硅鈦復(fù)合氧化物，硅鈦復(fù)合氧化物的比表面為550.6m2/g，仍沒有完整的TiO2晶形出現(xiàn)。
權(quán)利要求
一種高比表面、高分散度硅鈦復(fù)合氧化物的制備方法，其特征在于步驟如下將正硅酸乙酯溶于乙醇，再加入水和醋酸，攪拌均勻后，在惰性氣體保護下，滴加四氯化鈦，繼續(xù)攪拌混合均勻，于室溫陳化3-20小時形成凝膠，經(jīng)60-100℃下干燥、300-600℃下焙燒得到硅鈦復(fù)合氧化物；物料各組分摩爾比為TEOS∶TiCl4∶C2H5OH∶CH3COOH∶H2O＝1∶0.04-1.26∶6-23∶2.0-4.3∶10.2-21.1。
全文摘要
一種高比表面、高分散度的硅鈦復(fù)合氧化物的制備方法，采用正硅酸乙酯為硅源，四氯化鈦為鈦源，醋酸為水解催化劑，在乙醇介質(zhì)中共水解、縮聚，一步合成具有高比表面、高分散度的硅鈦復(fù)合氧化物。具有不污染環(huán)境、制備過程簡單、低成本、高比表面、高分散度的優(yōu)點。
文檔編號B01J21/00GK1394676SQ02124520
公開日2003年2月5日 申請日期2002年6月18日 優(yōu)先權(quán)日2002年6月18日
發(fā)明者許臨萍, 趙永祥, 劉滇生, 武志剛 申請人:山西大學(xué)