[发明专利]层状金属氢氧化物及其制备与复合金属氧化物及其制备

说明书

本发明属于新型材料制备领域，具体涉及一种层状金属氢氧化物及制备、复合金属氧化物及其制备与用途。所述层状金属氢氧化物包含层板间金属氢氧化物和层间金属氧酸盐离子；所述层板间金属氢氧化物中金属包括Mg、Co、Ca、Zn、Fe、Ni、Mn、Cr、Al、Ga、V、In中的至少两种；所述层间金属氧酸盐离子包括偏钒酸根、钨酸根、锰酸根、高锰酸根、铬酸根、重铬酸根、钼酸根中的一种或多种。本发明还涉及该复合金属氧化物用作气固相反应催化剂或电催化剂的用途。前驱体层状金属氢氧化物的层间多金属含氧酸根阴离子可以使得金属氢氧化物转变为金属氧化物的温度显著降低，具体表现为本发明的层状金属氢氧化物转变为以尖晶石为主的复合氧化物的温度为500‑900℃，而常规的传统碳酸根插层的层状金属氢氧化物转变为金属氧化物的温度一般为800‑1200℃，以便形成金属位点高度分散而不易烧结和团聚的以尖晶石为主的复合氧化物结构。

技术领域

本发明属于新型材料制备领域，具体涉及一种层状金属氢氧化物及制备、复合金属氧化物及其制备与用途。

背景技术

多相催化反应是催化领域应用范围最广，涉及反应体系最多的一类反应。高效的多相催化效率需要催化剂本征活性和高效传质的协同发展和作用。作为影响多相催化效率的重要因素之一，催化剂本征活性的调控，设计和优化收到了广泛的关注。

层状金属氢氧化物是一类层板带正电，层间有插层阴离子的二维纳米材料。其中层板中金属离子组成多样，而高价金属离子呈现单原子分散状态；层间阴离子多为无机阴离子。以层状金属氢氧化物为前驱体的混合金属氧化物的制备，可以同时实现对活性位点选择，分散等多尺度调控，对于合成应用于多相催化反应的高效催化剂具有重要意义。

多相催化反应的温度普遍很高，能耗较大，需要研究更高催化活性的催化剂以降低反应温度。为了解决以上问题，提出本发明。

发明内容

本发明第一方面提供一种层状金属氢氧化物，所述层状金属氢氧化物包含层板间金属氢氧化物和层间金属氧酸盐离子；

所述层板间金属氢氧化物中金属包括Mg、Co、Ca、Zn、Fe、Ni、Mn、Mo、Al、Ga、V、In、Cr中的至少两种；

所述层间金属氧酸盐离子包括偏钒酸根、钨酸根、锰酸根、高锰酸根、铬酸根、重铬酸根、钼酸根中的一种或多种。

本发明第二方面提供一种层状金属氢氧化物的制备方法，包括以下步骤：

(1)将至少两种金属盐离子溶于去离子水中，制备得到溶液A1；将成核试剂、金属氧酸盐溶于去离子水中得到溶液A2；

(2)在磁力搅拌条件下，将步骤(1)中的溶液A1和A2利用单滴法或者双滴法进行混合，并维持混合溶液pH在8.0-11区间，持续搅拌0.5-24小时；

(3)将搅拌后得到的悬浮液进行离心，洗涤和干燥，得到层状金属氢氧化物；

其中，所述步骤(1)中金属盐离子包括Mg²⁺，Co²⁺，Ca²⁺，Zn²⁺，Fe²⁺，Ni²⁺，Al³⁺，Fe³⁺，Ga³⁺，V³⁺，In³⁺，Mn²⁺，Cr³⁺，Mo³⁺，Co³⁺中的至少两种；

所述成核剂选自氢氧化钾、氢氧化钠中的一种或多种；所述金属氧酸盐包括偏钒酸盐、钨酸盐、锰酸盐、高锰酸盐、铬酸盐、重铬酸盐、钼酸盐中的一种或多种。