[發明專利]一種復合金屬催化劑及其制備方法和用途

在審

• 申請號: 201710506991.4
• 申請日: 2017-06-28
• 公開（公告）號: CN107243357A
• 公開（公告）日: 2017-10-13
• 發明（設計）人: 華杰
• 申請（專利權）人: 華杰
• 主分類號: B01J29/00
• 分類號: B01J29/00;B01J37/02;B01J37/08;C02F1/72;C02F101/34
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司11332
• 代理人: 胡彬

技術領域

本發明屬于催化劑領域，涉及一種復合金屬催化劑及其制備方法和用途。

背景技術

近年來，隨著工業的迅速發展，工業所排放的廢水也呈現了成分復雜化的特點，產生了大量新的、不能被生化降解的、有毒有害的有機污染物，一般的處理方法難于治理。

臭氧作為一種清潔的強氧化劑，其在飲用水和工業污水的處理上得到了廣泛的應用，但是臭氧的氧化具有一定的選擇性，有機物氧化不夠徹底.針對以上不足，近年來，發展了高級氧化技術，即在處理過程中，促使臭氧分解產生一種高效的且無選擇性的強氧化劑·OH。目前，該類技術主要有以下幾種形式：(1)O₃/H₂O₂；(2)O₃/UV；(3)O₃/超聲波；(4)O₃/金屬離子；(5)O₃/固體催化劑(以下記為O₃/M)等。

在上述幾種工藝中，O₃/M以其獨特的優點而受到了人們的青睞，優點如下：

1)降解效率高，有機污染物的去除比較徹底

2)固體催化劑易與水體分離，容易實現催化劑的回收和再生

3)該技術對自由基猝滅劑的作用不敏感

4)反應在常溫常壓下進行

5)異相催化技術在化工行業已得到較為廣泛的應用

金屬催化臭氧化是近些年來發展起來的一種氧化技術，它雖然對水中有機物的去除表現了很高的效率，而高效催化臭氧化催化劑的研制是金屬催化臭氧化技術的核心和難點。在非均相催化臭氧化技術中，研究的催化劑大多集中在過渡金屬氧化物上，如MnO₂、TiO₂、Co₃O₄等。關于這方面，相關報道有[李欣，《材料科學與工藝》，用于水處理過程的銅催化劑制備及性能研究，2007，6：313-315]、[馬軍，《中國給水排水》，MnOX/GAC多相催化臭氧氧化降解有機物機理探討，2007，4：106-108]等。有研究表明，貴金屬能有效提高一些氧化體系的氧化效率，如Lin等在不同催化劑催化分解液相臭氧的研究中發現貴金屬的催化活性明顯高于一般的金屬氧化，在催化濕式氧化體系中，石墨負載貴金屬Ru催化劑具有很好的催化活性，但高昂的價格限制了其在實際生產中的應用。

目前，國內外對金屬催化臭氧化催化劑中普通金屬與貴金屬復合的催化劑的研究報道極少。在本發明中，將普通金屬氧化物與貴金屬相結合制備了雙組分復合型金屬催化劑，不僅降低了催化劑的制作成本，也大大提高了催化劑的催化活性，具有較高的實用價值。

苯乙酮是一種重要的芳香酮化合物，是制藥工業、塑料工業、香料工業及其他有機合成過程中的重要化工原料和中間體，也是乙苯催化氧化生產苯乙烯過程的副產物，其廣泛存在于精細化工廠所排放的廢水中。苯乙酮單獨臭氧化的降解效率極低，因此，如何有效提高臭氧化降解苯乙酮效率是一個值得研究的課題。

發明內容

針對現有技術中存在的問題，本發明提供了一種復合金屬催化劑及其制備方法和用途。本發明所述催化劑通過以氧化銅、氧化鉬和氧化鈦作為活性組分，利用三者之間的協同作用，可以有效提高催化劑的催化劑活性，有效提高臭氧化降解苯乙酮效率。

為達此目的，本發明采用以下技術方案：

第一方面，本發明提供了一種復合金屬催化劑，所述催化劑以全硅型分子篩為載體，負載活性組分氧化銅、氧化鉬和氧化鈦，按催化劑質量含量計，氧化銅的含量為10wt％～15wt％，例如10wt％、11wt％、12wt％、13wt％、14wt％或15wt％等，但并不僅限于所列舉的數值，該數值范圍內其他未列舉的數值同樣適用；氧化鉬的含量為3wt％～5wt％，例如3wt％、3.5wt％、4wt％、4.5wt％或5wt％等，但并不僅限于所列舉的數值，該數值范圍內其他未列舉的數值同樣適用；氧化鈦的含量為5wt％～7wt％，例如5wt％、5.5wt％、6wt％、6.5wt％或7wt％等，但并不僅限于所列舉的數值，該數值范圍內其他未列舉的數值同樣適用。

以下作為本發明優選的技術方案，但不作為本發明提供的技術方案的限制，通過以下技術方案，可以更好的達到和實現本發明的技術目的和有益效果。

作為本發明優選的技術方案，所述催化劑按催化劑質量含量計，氧化銅的含量為13wt％，氧化鉬的含量為4wt％，氧化鈦的含量為5wt％。