[發明專利]一種催化凈化復合材料及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 201611129570.6
• 申請日: 2016-12-09
• 公開（公告）號: CN106582701B
• 公開（公告）日: 2019-01-18
• 發明（設計）人: 陳英文;周楠楠;祝社民;沈樹寶
• 申請（專利權）人: 南京工業大學
• 主分類號: B01J23/889
• 分類號: B01J23/889;B01J38/00;B01J20/20;B01J20/30;C02F1/28;C02F1/72;C02F9/04
• 代理公司: 南京天華專利代理有限責任公司 32218
• 代理人: 徐冬濤;袁正英

1.一種催化凈化復合材料，其特征在于：以活性炭負載的錳砂顆粒為材料基本骨架，混合金屬氧化物為活性組分負載在骨架最外層；其中基本骨架上活性炭的負載量為使該骨架比表面積達到3000～4000m²/g；混合金屬氧化物中鐵和銅金屬氧化物為主活性組分，SnO₂和Sb₂O₃為助活性組分；錳砂骨架上混合金屬氧化物負載總量占骨架質量的10％～30％；催化材料粒徑為0.225～0.550mm。

2.根據權利要求1所述的催化凈化復合材料，其特征在于所述的活性炭為木質粉末活性炭或果殼粉末活性炭；其表觀密度為0.45～0.55g/mL，粒徑在0.075～0.105mm；所述的錳砂顆粒的粒徑為0.150～0.300mm。

3.根據權利要求1所述的催化凈化復合材料，其特征在于所述的主活性組分Fe₃O₄和CuO的負載質量比為(1～3)：1；助活性組分SnO₂和Sb₂O₃的負載質量比為(1～3)：1；助活性組分的負載質量占總活性組分負載量的1％～10％。

4.一種制備如權利要求1所述的催化凈化復合材料的方法，其具體步驟為：

(1)將錳砂顆粒在酸溶液中間歇攪拌煮沸，待冷卻后過濾，用蒸餾水沖洗至中性，將其干燥后冷卻待用；

(2)將冷卻的粉末活性炭分散于酸溶液中置于水浴中攪拌活化后，過濾后沖洗，干燥箱中烘干；

(3)配制摩爾濃度為0.1～0.5mol/L的堿溶液，將(2)中活化后的粉末活性炭按固液質量體積比g/L為(10～50):1投入該堿溶液中，制成活性炭膠體溶液；

(4)將預處理后的錳砂顆粒浸漬在上述活性炭膠體溶液中，錳砂-活性炭膠體溶液浸漬的固-液質量體積比g/L為(10～50)：1，陳化2～3小時，過濾，再在保護氣氛圍下進行500℃～800℃高溫焙燒，焙燒處理2～4小時，得到粉末活性炭負載的錳砂顆粒，使錳砂-活性炭骨架比表面積達到3000～4000m²/g；

(5)用蒸餾水分別配制相同質量濃度為1～10g/L的Fe₃O₄、CuO、SnO₂和Sb₂O₃溶液，取體積比為(1～3)：1的Fe₃O₄、CuO溶液混合，此為混合金屬氧化物溶液A；取體積比為(1～3)：1的SnO₂、Sb₂O₃溶液混合，此為混合金屬氧化物溶液B；將溶液A與溶液B按體積比為100：(1～10)混合均勻，制成混合溶液C；

(6)將(4)中負載活性炭后的錳砂骨架再次浸漬于上述混合溶液C中12～24小時，其中浸漬時固液質量體積比g/L為(20～50)：1，經過濾后，在保護氣氛圍下進行二次高溫焙燒處理，500℃～800℃下焙燒2～4小時；

(7)重復步驟(6)，使Fe₃O₄、CuO、SnO₂和Sb₂O₃的總負載量達到負載前錳砂-活性炭骨架質量的10％～30％時停止浸漬焙燒；制得粒徑為0.225～0.550mm的催化凈化復合材料。

5.根據權利要求4所述的方法，其特征在于步驟(1)中酸溶液為質量濃度為10％～20％的硝酸溶液；錳砂顆粒與酸溶液的固液體積比g/L為(10～50)：1；煮沸時間為2～4小時；于鼓風干燥箱中的干燥溫度為200℃～400℃，干燥時間為2～4小時。

6.根據權利要求4所述的方法，其特征在于步驟(2)中酸溶液為質量濃度為1％～10％的醋酸溶液；粉末活性炭與醋酸溶液的質量體積比g/L為(10～20):1；水浴活化溫度為80～100℃，活化時間為3～5小時，攪拌轉速為200～400r/min；于電熱鼓風干燥箱中干燥溫度為200℃～400℃，干燥時間為2～4小時。