[發明專利]一種高效凹凸棒石黏土基催化劑及其制備方法

有效

• 申請號: 201510713056.6
• 申請日: 2015-10-28
• 公開（公告）號: CN105214669B
• 公開（公告）日: 2018-12-04
• 發明（設計）人: 張波濤;向渭旭;滕彥國;張陽;王金生
• 申請（專利權）人: 北京師范大學
• 主分類號: B01J23/75
• 分類號: B01J23/75;C02F1/72
• 代理公司: 北京知元同創知識產權代理事務所(普通合伙) 11535
• 代理人: 劉元霞;牛艷玲

本發明涉及高效凹凸棒石黏土基催化劑及其制備方法，主要應用對象為環境有機污染物，屬于環境化學領域。本發明提供一種凹凸棒石黏土基復合催化劑，包含過渡金屬氧化物和作為載體的凹凸棒石黏土，其中所述凹凸棒石黏土經過煅燒。

技術領域

本發明涉及一種用于硫酸根自由基氧化的凹凸棒石黏土基非均相催化劑及其制備方法，主要應用對象為環境有機污染物，屬于環境化學領域。

背景技術

20世紀80年代，高級氧化技術(Advanced Oxidation Processes，簡稱AOPs)被開發并廣泛用于處理難降解有機污染物。基于硫酸根自由基的高級氧化技術，是通過活化過硫酸鹽生成具有強氧化性能的硫酸根自由基，利用其強氧化性來氧化降解有機污染物的新型處理方法。過硫酸與過氧化氫一樣含有過氧鍵，可以看作是過氧化氫的衍生物，但其氧化性均比過氧化氫強，而且主要以固體過硫酸鹽的形式存在，比過氧化氫更方便儲存和運輸。但由于過硫酸鹽比較穩定，參與氧化還原過程往往很慢，如果有外加能量或者催化劑存在，反應會變得特別迅速，是因為在體系中產生了新的活性物種——硫酸根自由基，其氧化能力強于過硫酸鹽本身，在氧化過程中起到了關鍵作用。過渡金屬活化過硫酸鹽，降低了反應的活化能，使硫酸根自由基的相關反應反應可以在常溫常壓下進行，反應條件溫和，可以有效促進反應的進行。其中，鈷化合物因其較好的催化效果和相對低成本成為硫酸根自由基氧化催化研究的重點之一。

然而，基于硫酸根自由基的高級氧化技術的應用還受到很多因素，例如催化劑性能、反應體系等的影響。因此，開發具有改善性能的催化劑，對于硫酸根自由基的高級氧化技術的進一步發展以及在處理環境污染物方面的產業化應用具有積極深遠的意義。

發明內容

為解決上述技術問題，本發明提供一種凹凸棒石黏土基復合催化劑，包含過渡金屬氧化物和作為載體的凹凸棒石黏土，其中所述凹凸棒石黏土經過煅燒。

根據本發明，煅燒溫度可以為550～650℃，優選約600℃；煅燒時間可以為1～10小時，優選4～6小時。

優選地，作為載體的凹凸棒石黏土結構水重量比含量在5重量％以下。

根據本發明，所述凹凸棒石黏土在煅燒后還經過研磨。

根據本發明，作為載體的凹凸棒石黏土的BET比表面積可以為200～500m²/g，例如300m²/g。

根據本發明，過渡金屬可以為Co、Ru、Fe、Ce、V、Mn、Ni中的一種或多種；所述過渡金屬的氧化物可以為過渡金屬各種價態氧化物中的一種或多種的混合物。作為示例，所述過渡金屬可以為Co，過渡金屬的氧化物可以為Co₂O₃、Co₃O₄或其混合物。

根據本發明的催化劑中，過渡金屬氧化物中金屬的摩爾數與作為載體的凹凸棒石黏土的質量之比可以為0.01～1mmol:1g，例如0.05～0.5mmol:1g、0.06～0.2mmol:1g，如0.08mmol:1g、0.09mmol:1g、0.1mmol:1g、0.11mmol:1g、0.12mmol:1g、0.13mmol:1g、0.14mmol:1g、0.15mmol:1g。

根據本發明，所述凹凸棒石黏土基復合催化劑為非均相催化劑。

本發明還提供一種所述凹凸棒石黏土基復合催化劑的制備方法，包括如下步驟：

1)將過渡金屬的鹽、凹凸棒石黏土與水混合，獲得懸濁液；

2)將步驟1)得到的懸濁液烘干，得到鈷鹽和凹凸棒石黏土的混合物；

3)將步驟2)得到的混合物煅燒、碾磨，得到產品。

根據本發明的制備方法，其中：

步驟1)中，