[發明專利]一種中空La2Ni04微米球催化劑及其制備方法

有效

• 申請號: 201210279163.9
• 申請日: 2012-08-07
• 公開（公告）號: CN102784650A
• 公開（公告）日: 2012-11-21
• 發明（設計）人: 李貴生;吳玲;徐鵬鵬;李芳;張蝶青;李和興
• 申請（專利權）人: 上海師范大學
• 主分類號: B01J23/83
• 分類號: B01J23/83;B01J35/08;C02F1/58;C02F101/36;C02F101/34
• 代理公司: 上海伯瑞杰知識產權代理有限公司 31227
• 代理人: 吳瑾瑜

技術領域

本發明涉及材料和催化劑，公開了一種空心微米球催化劑及制備方法，具體為一種無光條件下能降解酚類污染物的中空La₂NiO₄微米球催化劑及制備方法。

背景技術

當前人類賴以生存的水資源正遭受越來越嚴重的污染,大量的排污企業排放的高濃度、難降解的有機污染物已成為廢水中重要的組成部分,人類健康遭受巨大威脅。在這些有毒有機污染物中,酚類物質具有較大的毒性,不少具有潛在的“三致”作用，因此治理這類廢水已成為科研及生產單位責無旁貸的任務。

目前酚類廢水的處理方法主要包括有生物降解法、吸附法、Fenton反應法和光催化降解法等處理方法，但是這些技術都存在著明顯的不足：由于存在穩定的苯環結構，大部分酚類物質（如4-氯苯酚）很難通過生物降解法消除，尤其是濃度高于1.0mg/L時效果更差；雖然吸附法在處理有機污染物時具有較好的去除效果，但這種處理方法只是污染物從液相轉移到固相，并沒有從根本上解決污染問題；Fenton反應法需要加入過氧化氫，且亞鐵泥漿的后處理十分繁瑣；光催化降解法中普遍使用的TiO₂因其禁帶寬度大而只能吸收紫外光，且較低的量子效率限制了其實際應用。最近Jinming?Wu報道了一種新型催化劑La₄Ni₃O₁₀，既不需要添加任何物質也不需要光就可以在黑暗條件下降解偶氮染料，這為水體中有機污染物的處理提供了一個新思路。本發明利用醇熱方法合成了中空La₂NiO₄微米球，此材料既不需要光也不需要添加任何物質就可以很好地降解4-氯苯酚（4-CP）。

發明內容

本發明的目的是提供一種在無光條件下能降解酚類污染物的中空La₂NiO₄微米球的制備方法，以解決現有技術的上述問題。

本發明的目的可以通過以下技術方案來實現，一種中空La₂NiO₄微米球催化劑的制備方法，包括如下步驟：

（1）將硝酸鑭和硝酸鎳溶解于含有模板劑的溶劑中，攪拌均勻，得到前驅液；其中鑭元素與鎳元素摩爾比為1.9～2.05：1，最優選為2：1；

模板劑為甘油，溶劑為乙醇；甘油與乙醇的混合溶液中，甘油與乙醇的體積比為1：3～1：5，最優4：15；

硝酸鑭與含有模板劑的溶劑用量比為1mmol：10～20ml；

（2）將前驅液轉移到水熱釜中，置于烘箱中進行醇熱反應；優選的，醇熱反應在155～165℃下進行，陳化反應時間為4～24小時；

（3）離心取沉淀，洗滌、真空干燥后在900～1200℃下熱處理即可；洗滌方式為無水乙醇洗2～3次，去離子水洗2～3次；真空干燥溫度為80～100℃；熱處理方式為在空氣中900～1200℃下焙燒2.5～4小時。優選在1000℃下焙燒3小時。

所合成中空La₂NiO₄微米球催化劑由單晶片組裝而成，粒子均勻,粒徑為1～2μm左右，比表面積1～2m²/g，壁厚約100～300nm。該催化劑在黑暗條件下可以降解4-CP（4-氯苯酚）。

本發明提供了一種全新的合成中空La₂NiO₄微米球催化劑的制備方法，以甘油為模板劑，乙醇為溶劑，采用溶劑熱方法制備了一種中空La₂NiO₄微米球催化劑。此法制備過程簡便、反應條件可控性強、合成時間短，形貌容易控制。這種中空La₂NiO₄微米球催化劑既不需要添加任何物質也不需要光照，在黑暗條件下可以降解4-CP（4-氯苯酚），在環境治理尤其是酚類水污染處理方面有著潛在的應用價值。

附圖說明

圖1為實施例1中樣品焙燒前和焙燒后的XRD圖；

圖2為不同溫度下醇熱反應制得樣品的XRD圖；

圖3為不同的醇熱反應時間制得樣品的XRD圖；

圖4為實施例1中焙燒后的樣品FESEM圖；

圖5為實施例1中焙燒后的樣品TEM圖；

圖6為實施例1中焙燒后的樣品HRTEM和選區電子衍射圖；

圖7為實施例1中焙燒后的樣品低溫氮氣吸-脫附曲線；

圖8為實施例1中焙燒后的樣品在無光條件下降解4-CP的活性圖。

具體實施方式