[發明專利]一種多孔氧化鈷催化劑的制備方法

有效

• 申請號: 201210410920.1
• 申請日: 2012-10-25
• 公開（公告）號: CN102909022A
• 公開（公告）日: 2013-02-06
• 發明（設計）人: 馬建鋒;李良銀;李定龍;楊彥
• 申請（專利權）人: 常州大學
• 主分類號: B01J23/75
• 分類號: B01J23/75;B01J35/10;B01D53/86;B01D53/72;C02F1/58
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 樓高潮

技術領域

本發明涉及環境污染控制新材料的開發，尤其涉及一種催化降解廢水或廢棄污染物的多孔氧化鈷催化劑的制備方法。

背景技術

氧化鈷催化劑應用較廣，例如乙烯和水煤氣在鈷催化劑作用下，可以得到醛和醇，新型鈷基費托催化劑可用于合成長鏈烴和潔凈能源（Chem.?Rev.?2007,?107,?1692-1744），負載型鈷催化劑促進的不飽和脂肪酸酯中的雙鍵過氧化（廈門大學學報（自然科學版），2010年，49卷，03期，373-380），以Al?(OH)?x為載體的氧化鈷催化劑，在不使用大量溶劑的條件下進行環己烷和甲苯選擇氧化，取得了很好的結果（催化學報，2004，25卷，11期，887～891）。另外在催化氧化一些難降解的污染物方面，也有較好的應用前景，比如：在室溫下催化氧化甲醛、催化氧化環己烷等有機物（Catal.?Commun.?2005，6,?211-214）。但在沒有合適的載體的情況下，氧化鈷的效率低；有研究用碳納米管或介孔氧化硅（石油學報(石油加工)，2011年01期、化學學報，2008年16期），但這些材料價格相對昂貴，并且在有載體的情況下，負載的厚度和面積對催化效果有很大的影響，經常會出現催化劑在載體表面負載不均勻局部地區會過厚，或有些地方會沒有負載到的情況，導致催化劑或載體浪費。另外，催化劑和載體之間的作用力如何，也會影響到催化效果，過弱則會出現催化劑脫落或被吸附到載體空洞中。

水滑石類化合物（LDHs）是由層間陰離子及帶正電荷層板堆積而成的化合物。水滑石化學結構通式為：[M²⁺_1-xM³⁺x?(OH)₂]^x+?[(A^n-?)_x/n·mH₂O]，其中M²⁺和M³⁺分別為位于主體層板上的二價和三價金屬陽離子，如Mg^2＋、Ni²⁺、Zn²⁺、Mn²⁺、Cu²⁺、Co²⁺、Pd²⁺、Fe²⁺等二價陽離子和Al³⁺、Cr³⁺、Co³⁺、Fe³⁺等三價陽離子均可以形成水滑石；A^n–為層間陰離子，可以包括無機陰離子，有機陰離子，配合物陰離子、同多和雜多陰離子；x為M³⁺/(M²⁺+M³⁺)的摩爾比值，大約是4:1到2:1；m為層間水分子的個數。其結構類似于水鎂石Mg(OH)₂，由八面體共用棱邊而形成主體層板。位于層板上的二價金屬陽離子M²⁺可以在一定的比例范圍內被離子半價相近的三價金屬陽離子M³⁺同晶取代，使得層板帶正電荷，層間存在可以交換的的陰離子與層板上的正電荷平衡，使得LDHs的整體結構呈電中性。層間的陰離子可被交換，經過一系列改性，水滑石材料可以得到許多種性能各異的物質。

發明內容

本發明的目的是為克服現有技術中載體價格高、負載工藝復雜的不足，提供一種多孔氧化鈷催化劑的制備方法。

本發明采用的技術方案是依次包括如下步驟：

1）將CoCl₂和AlCl₃分別溶解到水中，配置成濃度均為1~2?mol/L的兩種溶液，將兩種溶液混合，保持混合溶液中的Co和Al的摩爾比為2~4，在恒溫70~80℃水浴中滴入NaOH，保持pH值為12~13，反應2~3?h，老化12~24?h，沉淀分離，用去離子水洗2~3遍；

2）將得到的固體加入到濃度為2~4?mol/L的亞硝酸鈷鈉溶液中，固液比為1：10~1：50，攪拌?4~5?h，沉淀分離，獲得的產物用去離子水洗滌2~3遍后，在400~500℃的溫度下煅燒，得到多孔氧化鈷催化劑。

本發明的優點是：

（1）通過共沉淀反應，鈷夾雜著少量的鋁形成比表面積較大的片層結構，再在片層間交換入亞硝酸鈷鈉，再通過高溫煅燒形成氧化鈷支撐，使片層與片層之間分開并固定，不會分離或閉合并形成規整的納米孔洞，使該材料具有很好的孔結構和較大的比表面積，有利于吸附和催化。