[發明專利]一種磁性鍶鋯固體超強酸催化劑的制備方法

無效

• 申請號: 201210182649.0
• 申請日: 2012-05-28
• 公開（公告）號: CN102698773A
• 公開（公告）日: 2012-10-03
• 發明（設計）人: 徐龍君;謝太平;劉成倫
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: B01J27/02
• 分類號: B01J27/02;C07C69/14;C07C67/08;C01F11/18;C04B35/26
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技術領域

本發明屬于功能磁性材料制備方法的技術領域，具體涉及無機磁性催化劑的制備方法。

背景技術

磁性催化劑是以磁性物質為基體，負載一種催化劑而得到的一種新型催化劑，其最大的優點是便于催化劑的回收再利用，在減少工業廢物排放的同時，也符合綠色化學工業的發展趨勢。

磁性鍶鋯固體超強酸催化劑不僅可取代液體酸催化劑，而且可回收利用能降低生產成本。磁性鍶鋯固體超強酸催化劑可用于催化合成羧酸酯類物質。隨著涂料行業、人造制革業以及油墨、塑料化工、醫藥工業的迅速發展，國內對羧酸酯類物質的需求量將有大幅度提高。但我國羧酸酯類物質的生產能力與國外比較有較大差距，每年部分產品需從國外進口。傳統上羧酸酯類的合成都是用濃硫酸作催化劑，這存在設備易腐蝕、副反應多、廢酸排放污染環境等諸多弊端。近年來已發現氨基磺酸、結晶固體酸、雜多酸、無機鹽等均可作為酯化反應的催化劑，比較突出的問題是催化劑與產品不易分離、催化劑回收率較低。因此，研究羧酸酯類物質合成高效、易于分離的磁性催化劑的制備方法有非常重要的意義。

鍶渣是指鍶鹽工業生產中產生的固體廢物，它是主要產生于碳酸鍶生產的浸取工藝。據統計，每生產1t碳酸鍶將產生2.5t的浸取渣。鍶渣的堆存占用土地、污染水體(含地下水)、污染大氣、破壞周圍生態環境。鍶渣的大量堆積不但污染環境而且導致了資源的浪費。因此，對鍶渣進行綜合利用是治理其污染的最重要途徑。目前鍶渣的主要用于鋪路、水泥生產等低層次利用，而從回收其中有用成分的角度進行的利用相對較少。因此，將鍶渣中的有用成分進行綜合利用，不但能降低其帶來的環境問題，而且可減少資源浪費，是治理鍶渣的有效途徑。

現有無機磁性催化劑的制備方法，例如，申請號為201010527791.5，名稱為《浸漬焙燒制備鍶磁性固體超強酸催化劑的方法》一文中，公開的方法是以鍶渣為原料，采用浸漬焙燒法。即：先從鍶渣中提取制備碳酸鍶，并以此為原料經共沉淀法制備出鍶鐵氧體，然后再以鍶鐵氧體作為磁性基體，直接浸漬在硫酸溶液中，經過濾后，將濾渣焙燒法制得成品。該方法直接利用磁性基體鍶鐵氧體的孔隙結構，吸附硫酸分子，最后焙燒成含硫物種，進而成品具有催化性能。該方法主要有以下不足之處：(1)所制備出的催化劑的催化性能取決于鍶鐵氧體本身的完整孔隙結構和較大比表面積，然而在制備鍶鐵氧體的過程中，其孔隙結構和比表面積難以控制。因此在工業生產中稍有不當，就可能導致鍶鐵氧體的比表面積和孔隙結構發生變化，最終導致所得催化劑的催化性能不穩定。(2)浸漬溶液僅為硫酸。由于硫酸具有強腐蝕性，不僅對設備的要求高，而且容易造成安全事故。(3)元素摻雜范圍較窄導致其應用范圍較窄，推廣應用較為困難。

發明內容

本發明的目的是針對現有磁性固體酸催化劑制備方法的不足，提供一種磁性鍶鋯固體超強酸催化劑的制備方法，具有制備工藝簡單，催化劑回收方便，并能重復利用，符合綠色化學及節能減排的模式，并能資源綜合利用，生產成本低等特點。

實現本發明目的技術方案是：一種磁性鍶鋯固體超強酸催化劑的制備方法，以工業鍶渣為原料，先制備出碳酸鍶，再經共沉淀法制備出鍶鐵氧體(SrFe₁₂O₁₉)，然后再以鍶鐵氧體作為磁性基體，吸附ZrO(OH)₂后進行干燥處理，將干燥后的前驅體充分吸附過硫酸銨，最后焙燒制得成品。具體的方法步驟如下：

(1)提取碳酸鍶

以鍶渣為原料，先將鍶渣通過粉碎機粉碎，再用孔徑為0.074mm篩過篩進行篩分，分別收集篩上鍶渣和過篩的鍶渣粉。對篩上鍶渣再返回粉碎及篩分；對過篩的鍶渣粉，按鍶渣粉的質量(g)∶摩爾濃度為2.0～3.0mol/L的鹽酸浸取劑的體積(mL)比為1∶5～9的比例，將鍶渣粉和鹽酸浸取劑加入到第一反應容器中，再用95～100℃水浴鍋加熱，并用攪拌器攪拌溶解35～45min停止加熱和攪拌，冷卻至室溫，用過濾器進行第一次過濾，分別收集濾液和濾渣。對濾渣經處理后作他用；然后再用氫氧化鈉溶液調節第一次過濾收集的濾液的pH值為10.00～12.00，再用過濾器進行第二次過濾，分別收集濾液和濾渣，目的是除去所有的雜質金屬離子。對濾渣經處理后作他用；將第二次過濾收集的濾液轉移至第二反應容器中，并加入3～7倍體積的碳酸鈉溶液，反應10～30min后，用過濾器進行第三次過濾，分別收集濾液和濾渣。對濾液經處理后作他用。將第三次過濾收集的濾渣轉移至第三反應容器中，并置入烘箱中，在90～120℃下烘干而得碳酸鍶(SrCO₃)粉。

(2)制備鍶鐵氧體