[發明專利]一種銅鎳復合氧化物催化劑的制備方法及用途

有效

• 申請號: 201210463923.1
• 申請日: 2012-11-12
• 公開（公告）號: CN103801297A
• 公開（公告）日: 2014-05-21
• 發明（設計）人: 倪宇杰;黃建國
• 申請（專利權）人: 浙江鈦合儀器有限公司
• 主分類號: B01J23/755
• 分類號: B01J23/755;A62D3/40;C01B13/02;C01D3/04;A62D101/49
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技術領域

本發明涉及一種化學催化劑，尤其是涉及一種銅鎳復合氧化物催化劑的制備方法及用途。

背景技術

次氯酸鈉(NaClO)是一種用途廣泛的工業原料，由于其在酸性、弱堿性溶液中均具有較強的氧化性，常用作消毒劑、漂白劑；次氯酸鈉溶液用于處理廢水，可達到氧化分解污染物、漂白、殺菌消毒、脫臭的目的，但在處理過程中，常常由于次氯酸鈉是不穩定的化合物，在溫度較高或日光照射下容易發生光分解反應，易生成NaClO₃、NaCl、HCl等，大大降低了次氯酸鈉強氧化性的利用率，同時在分解過程中產生的HCl氣體對環境造成了很大的危害，如果使次氯酸鈉分解時生成對環境友好的氧氣又增強了其氧化性能，這將使這一問題得到良好的解決。

次氯酸鈉也是氯堿廠、冶金行業的有害副產物，需要進行無毒化處理。氯堿和冶金行業生產中尾氣氣體中含有大量的氯氣，氯氣作為有毒物質，需要在排放前進行必要的處理，目前常用的方法是用氫氧化鈉溶液中和廢氣中的氯，中和的產物是次氯酸鈉。然而生成的次氯酸鈉往往因為濃度低、雜質含量高達不到回收利用的價值，所以生產中都廢液直接排放。次氯酸鈉由于其不穩定性會生成對環境有毒有害的物質，同時過量的次氯酸鈉在水溶液中會產生致癌物三氯甲烷，所以將其進行分解處理是工業生產的必須要求。次氯酸鈉可發生的分解方式一般行遇酸分解、熱分解、光分解和金屬催化分解。而次氯酸鈉遇酸會重新快速分解分解生成氯氣。熱分解和光分解分解速度慢，不能滿足工業生產的需求，同時會產生對環境有害的NaClO₃。而催化分解可以使次氯酸鈉分解為對環境友好的氯化鈉和氧氣，所以選擇催化分解是處理次氯酸鈉問題的最佳途徑。金屬氧化物對次氯酸鈉有較好的催化效果，金屬氧化物(MeO)的催化分解反應如下：

2MeO+NaClO＝Me₂O₃+NaCl

Me₂O₃+NaClO＝2MeO+NaCl+O₂

貴金屬催化劑雖然活性較高，但價格昂貴，成本高，難以在實際生產中應用。錳、銅、鎳等金屬的氧化物對次氯酸鈉有加速分解的作用，是作為催化劑的理想選擇。鎳離子和銅離子與次氯酸鈉會形成較好的錯體，可以實現對次氯酸鈉的催化分解。但是單獨的銅和鎳的氧化物對次氯酸鈉的分解需要較高的溫度，并且速度慢，效率低，限制了其應用。次氯酸鈉的分解反應為一級動力反應，降低溫度和濃度都能使NaClO的分解反應速度減慢。而實際生產中一般產生的是低溫和低濃度的次氯酸鈉，這要求催化劑具有低溫、低濃度條件下實現快速分解特點。銅和鎳的復合氧化物催化劑可以滿足這一要求，并實現次氯酸鈉的快速、高效分解。

基于此，本發明提出了一種銅和鎳的復合氧化物催化劑，這種催化劑具有優良的催化性能，可以在低溫下使次氯酸鈉達到快速、高效分解的效果。

發明內容

本發明是為了降低和消除工業有害物質次氯酸鈉對環境的危害，提供一種銅和鎳的復合氧化物催化劑，這種催化劑可以使低濃度次氯酸鈉在低溫條件下快速高效的分解為氯化鈉和氧氣，達到環境保護的目的。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案為：一種銅鎳氧化物催化劑的制備方法，包括如下步驟：1)將鎳鹽、銅鹽與強堿按1∶1∶4.5的投料摩爾比混合后溶于水中制成混合水溶液；2)將混合水溶液在室溫下攪拌6～10小時后得到前驅體溶液；3)將前驅體溶液升溫至120℃～140℃條件下反應8～16小時獲得反應液；4)反應結束后，將反應液自然冷卻至室溫；5)將反應液進行過濾獲得過濾物；6)將過濾物清洗、干燥，得到銅鎳復合氧化物催化劑。

作為優選，步驟1)中所述的鎳鹽為硝酸鎳。

作為優選，步驟1)中所述的銅鹽為硝酸銅。

作為優選，步驟1)中所述的強堿為氫氧化鈉。

作為優選，步驟2)中所述的室溫為20℃～25℃。

作為優選，步驟6)中過濾物清洗采用水沖洗。

作為優選，步驟6)中過濾物干燥溫度為100℃，干燥時間為8小時。

根據以上步驟所制得的銅鎳復合氧化物催化劑的用途為：質量濃度為4～10％的次氯酸鈉水溶液在所述的銅鎳復合氧化物催化劑的催化作用下，在50℃～75℃條件下反應5～15分鐘使次氯酸鈉分解為氯化鈉和氧氣；所述的銅鎳復合氧化物催化劑的用量是待分解次氯酸鈉溶液質量的0.25～1.5％。