一種負(fù)載二氧化錳催化劑的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)一種負(fù)載二氧化錳催化劑的制備方法。依次包括如下步驟：將膨潤(rùn)土加入到八烷基三甲基溴化銨溶液中，在恒溫?cái)嚢?、老化、離心分離，得到八烷基三甲基溴化銨改性的膨潤(rùn)土固體；將(3?氨基丙基)三乙氧基硅烷、水楊醛和水合氯化鎳按1：1：1(摩爾比)的量加入到乙醇中形成溶液，加入八烷基三甲基溴化銨改性的膨潤(rùn)土固體，攪拌、沉淀分離，形成含鎳有機(jī)配合物柱撐膨潤(rùn)土；含產(chǎn)物置于馬弗爐中，高溫焙燒，去除部分元素，得到氧化硅柱撐的膨潤(rùn)土基多孔材料負(fù)載二氧化錳催化劑。該材料中的二氧化錳均勻分布于三維孔道的孔壁上，對(duì)反應(yīng)物有較好的吸附和催化效果。
【專利說(shuō)明】
一種負(fù)載二氧化錳催化劑的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種負(fù)載二氧化錳催化劑的制備方法，屬于催化材料制備領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]有機(jī)廢氣處理是指在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的有機(jī)廢氣進(jìn)行吸附、過(guò)濾、凈化的處理工作。通常有機(jī)廢氣處理有甲醛有機(jī)廢氣處理、苯甲苯二甲苯等苯系物有機(jī)廢氣處理等等。有機(jī)廢氣一般都存在易燃易爆、有毒有害、不溶于水、溶于有機(jī)溶劑、處理難度大的特點(diǎn)。在有機(jī)廢氣處理時(shí)普遍采用的是有機(jī)廢氣活性炭吸附處理法、催化燃燒法、催化氧化法、酸堿中和法、等離子法等多種原理。催化氧化是一種比較經(jīng)濟(jì)有效的方法。但需要有經(jīng)濟(jì)適合普遍適用的催化劑。
[0003]二氧化錳作為一種新型的環(huán)保催化劑在一氧化碳氧化、過(guò)氧化氫分解以及苯酚的濕法氧化等反應(yīng)中得到應(yīng)用。在一些揮發(fā)性有機(jī)物的催化氧化反應(yīng)中的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該材料具有良好的疏水性能，對(duì)有機(jī)物具有較強(qiáng)的親和力，因此即使在水蒸氣存在下，二氧化錳材料也能夠選擇吸附并氧化這些揮發(fā)性有機(jī)物。
[0004]膨潤(rùn)土是以蒙脫石(Montmorillonite)為主要礦物的粘土巖。蒙脫石是一種含水的層狀鋁硅酸鹽礦物，由兩個(gè)硅氧四面體中間夾一個(gè)鋁(鎂)氧(氫氧)八面體組成，屬于2:1型的三層粘土礦物。晶層間距離為0.96?2.14nm，這些納米片層團(tuán)聚在一起，形成幾百納米到幾微米的粘土顆粒。膨潤(rùn)土有很強(qiáng)的陽(yáng)離子交換能力，在一定的物理-化學(xué)條件下，Ca2+、Mg2+、Na+、K+、Fe2+、CU2+等可相互交換。該材料便宜廉價(jià)，在中國(guó)的儲(chǔ)量排世界第一，是一種比較好的載體材料。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是為克服現(xiàn)有技術(shù)載體價(jià)格高、活性低等不足，提供一種膨潤(rùn)土基多孔材料負(fù)載二氧化錳催化劑的制備方法。
[0006]本發(fā)明采用的技術(shù)方案是依次包括如下步驟:
[0007]I)按照每克膨潤(rùn)土對(duì)應(yīng)0.5?0.8mmol八烷基三甲基溴化銨的量，將過(guò)20-50目篩的膨潤(rùn)土加入到質(zhì)量百分比濃度為0.1 %?I %的八烷基三甲基溴化銨溶液中，在60?70 °C恒溫水浴中攪拌5?6h，老化12?24h，離心分離，去掉上清液，得到八烷基三甲基溴化銨改性的膨潤(rùn)土固體；
[0008]2)將(3-氨基丙基)三乙氧基硅烷、水楊醛和四水合氯化錳按1:1:1 (摩爾比)的量各2?4mol加入到20?40mL乙醇中形成溶液，在20?35°C下反應(yīng)6?8h，加入八烷基三甲基溴化銨改性的膨潤(rùn)土固體，攪拌2?4h、沉淀分離，反應(yīng)生成的含錳有機(jī)配合物在分配作用下，插入膨潤(rùn)土層間，形成含錳有機(jī)配合物柱撐膨潤(rùn)土 ；
[0009]3)將含錳有機(jī)配合物柱撐膨潤(rùn)土置于馬弗爐中，400?550 °C焙燒4?5h，然后停止加熱冷卻至室溫，其中的碳氮等元素轉(zhuǎn)化為氣體溢出，形成孔道，得到氧化硅柱撐的膨潤(rùn)土基多孔材料負(fù)載二氧化錳催化劑。
[0010]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是:
[0011 ] (I)將錳離子和有機(jī)物形成配合物，再利用有機(jī)膨潤(rùn)土對(duì)有機(jī)物的吸附效應(yīng)，將錳元素均勻分布于膨潤(rùn)土層間。
[0012](2)將含硅有機(jī)物和錳原子配合，插入膨潤(rùn)土層間，再經(jīng)過(guò)高溫煅燒，去除碳、氮等元素，形成多孔材料。
[0013](3)利用膨潤(rùn)土層狀結(jié)構(gòu)，在膨潤(rùn)土層間插入硅元素，經(jīng)過(guò)煅燒之后，硅元素形成氧化硅和負(fù)載的二氧化錳一起形成柱撐，使整個(gè)結(jié)構(gòu)為三維立體孔道結(jié)構(gòu)。
【具體實(shí)施方式】
[0014]以下進(jìn)一步提供本發(fā)明的3個(gè)實(shí)施例:
[0015]實(shí)施例1
[0016]按照每克膨潤(rùn)土對(duì)應(yīng)0.Smmol八烷基三甲基溴化銨的量，將過(guò)50目篩的膨潤(rùn)土加入到質(zhì)量百分比濃度為I %的八烷基三甲基溴化銨溶液中，在70 °C恒溫水浴中攪拌6h，老化24h，離心分離，去掉上清液，得到八烷基三甲基溴化銨改性的膨潤(rùn)土固體;將(3-氨基丙基)三乙氧基硅烷、水楊醛和四水合氯化錳按I: 1:1(摩爾比)的量各4mol加入到40mL乙醇中形成溶液，在35 0C下反應(yīng)Sh，加入八烷基三甲基溴化銨改性的膨潤(rùn)土固體，攪拌4h、沉淀分離，反應(yīng)生成的含錳有機(jī)配合物在分配作用下，插入膨潤(rùn)土層間，形成含錳有機(jī)配合物柱撐膨潤(rùn)土;將含錳有機(jī)配合物柱撐膨潤(rùn)土置于馬弗爐中，550°C焙燒5h，然后停止加熱冷卻至室溫，其中的碳氮等元素轉(zhuǎn)化為氣體溢出，形成孔道，得到氧化硅柱撐的膨潤(rùn)土基多孔材料負(fù)載二氧化錳催化劑。
[0017]采用U形管(內(nèi)徑4mm)連續(xù)流動(dòng)反應(yīng)評(píng)價(jià)裝置，稱量10mg合成得到的膨潤(rùn)土基多孔材料負(fù)載二氧化猛催化劑放置管中，調(diào)節(jié)空氣的流速為25mL/min，空氣流動(dòng)帶動(dòng)甲醛氣體進(jìn)入U(xiǎn)形管反應(yīng)器中，每小時(shí)流過(guò)每升催化劑的氣體體積(即空速)為eoooh—1。在30°C條件下，該催化劑降解濃度為250ppm的甲醛氣體，降解率為77%。
[0018]實(shí)施例2
[0019]按照每克膨潤(rùn)土對(duì)應(yīng)0.5mmol八烷基三甲基溴化銨的量，將過(guò)20目篩的膨潤(rùn)土加入到質(zhì)量百分比濃度為0.1 %的八烷基三甲基溴化銨溶液中，在60°C恒溫水浴中攪拌5h，老化12h，離心分離，去掉上清液，得到八烷基三甲基溴化銨改性的膨潤(rùn)土固體;將(3-氨基丙基)三乙氧基硅烷、水楊醛和四水合氯化錳按I: 1:1(摩爾比)的量各2mol加入到20mL乙醇中形成溶液，在20°C下反應(yīng)6h，加入八烷基三甲基溴化銨改性的膨潤(rùn)土固體，攪拌2h、沉淀分離，反應(yīng)生成的含錳有機(jī)配合物在分配作用下，插入膨潤(rùn)土層間，形成含錳有機(jī)配合物柱撐膨潤(rùn)土;將含錳有機(jī)配合物柱撐膨潤(rùn)土置于馬弗爐中，400°C焙燒4h，然后停止加熱冷卻至室溫，其中的碳氮等元素轉(zhuǎn)化為氣體溢出，形成孔道，得到氧化硅柱撐的膨潤(rùn)土基多孔材料負(fù)載二氧化錳催化劑。
[0020]采用U形管(內(nèi)徑4mm)連續(xù)流動(dòng)反應(yīng)評(píng)價(jià)裝置，稱量10mg合成得到的膨潤(rùn)土基多孔材料負(fù)載二氧化猛催化劑放置管中，調(diào)節(jié)空氣的流速為25mL/min，空氣流動(dòng)帶動(dòng)甲醛氣體進(jìn)入U(xiǎn)形管反應(yīng)器中，每小時(shí)流過(guò)每升催化劑的氣體體積(即空速)為eoooh—1。在30°C條件下，該催化劑降解濃度為250ppm的甲醛氣體，降解率為82%。
[0021]實(shí)施例3
[0022]按照每克膨潤(rùn)土對(duì)應(yīng)0.6mmol八烷基三甲基溴化銨的量，將過(guò)50目篩的膨潤(rùn)土加入到質(zhì)量百分比濃度為I %的八烷基三甲基溴化銨溶液中，在70 °C恒溫水浴中攪拌6h，老化24h，離心分離，去掉上清液，得到八烷基三甲基溴化銨改性的膨潤(rùn)土固體;將(3-氨基丙基)三乙氧基硅烷、水楊醛和四水合氯化錳按I: 1:1(摩爾比)的量各3mol加入到40mL乙醇中形成溶液，在35 0C下反應(yīng)Sh，加入八烷基三甲基溴化銨改性的膨潤(rùn)土固體，攪拌4h、沉淀分離，反應(yīng)生成的含錳有機(jī)配合物在分配作用下，插入膨潤(rùn)土層間，形成含錳有機(jī)配合物柱撐膨潤(rùn)土;將含錳有機(jī)配合物柱撐膨潤(rùn)土置于馬弗爐中，550°C焙燒5h，然后停止加熱冷卻至室溫，其中的碳氮等元素轉(zhuǎn)化為氣體溢出，形成孔道，得到氧化硅柱撐的膨潤(rùn)土基多孔材料負(fù)載二氧化錳催化劑。
[0023]采用U形管(內(nèi)徑4mm)連續(xù)流動(dòng)反應(yīng)評(píng)價(jià)裝置，稱量10mg合成得到的膨潤(rùn)土基多孔材料負(fù)載二氧化猛催化劑放置管中，調(diào)節(jié)空氣的流速為25mL/min，空氣流動(dòng)帶動(dòng)甲醛氣體進(jìn)入U(xiǎn)形管反應(yīng)器中，每小時(shí)流過(guò)每升催化劑的氣體體積(即空速)為eoooh—1。在30°C條件下，該催化劑降解濃度為250ppm的甲醛氣體，降解率為89%。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種膨潤(rùn)土基多孔材料負(fù)載二氧化錳催化劑的制備方法，其特征是依次包括如下步驟: 1)按照每克膨潤(rùn)土對(duì)應(yīng)0.5?0.8mmol八烷基三甲基溴化銨的量，將過(guò)20-50目篩的膨潤(rùn)土加入到質(zhì)量百分比濃度為0.1 %?I %的八烷基三甲基溴化銨溶液中，在60?70 °C恒溫水浴中攪拌5?6h，老化12?24h，離心分離，去掉上清液，得到八烷基三甲基溴化銨改性的膨潤(rùn)土固體； 2)將(3-氨基丙基)三乙氧基硅烷、水楊醛和四水合氯化錳按1:1:1(摩爾比)的量各2?4mol加入到20?40mL乙醇中形成溶液，在20?35°C下反應(yīng)6?8h，加入八烷基三甲基溴化銨改性的膨潤(rùn)土固體，攪拌2?4h、沉淀分離，反應(yīng)生成的含錳有機(jī)配合物在分配作用下，插入膨潤(rùn)土層間，形成含錳有機(jī)配合物柱撐膨潤(rùn)土 ； 3)將含錳有機(jī)配合物柱撐膨潤(rùn)土置于馬弗爐中，400?550°C焙燒4?5h，然后停止加熱冷卻至室溫，其中的碳氮等元素轉(zhuǎn)化為氣體溢出，形成孔道，得到氧化硅柱撐的膨潤(rùn)土基多孔材料負(fù)載二氧化錳催化劑。
【文檔編號(hào)】B01J35/10GK106040229SQ201610405132
【公開(kāi)日】2016年10月26日
【申請(qǐng)日】2016年6月12日
【發(fā)明人】黃代琴, 馬建鋒
【申請(qǐng)人】常州大學(xué)