[發(fā)明專利]一種摻雜型納米二氧化錳-石墨烯/Al2

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810100437.0
• 申請(qǐng)日: 2018-02-01
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN110102286B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-02-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王樹(shù)濤;何軼杰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): B01J23/34
• 分類號(hào): B01J23/34;C02F1/78;C02F101/38
• 代理公司: 哈爾濱市陽(yáng)光惠遠(yuǎn)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 23211
• 代理人: 劉景祥

本發(fā)明提供一種摻雜型納米二氧化錳?石墨烯/Al₂O₃催化劑的制備方法、催化劑和應(yīng)用，明涉及催化劑制備技術(shù)領(lǐng)域。為解決單純的金屬氧化物催化劑造價(jià)過(guò)高，比例不唯一常常造成用料浪費(fèi)，負(fù)載催化劑也存在一些固有問(wèn)題，比如負(fù)載量的確定，長(zhǎng)時(shí)間浸泡的催化劑經(jīng)常結(jié)構(gòu)松散，重復(fù)使用后效率降低過(guò)快，導(dǎo)致不能重復(fù)多次使用；與水體接觸時(shí)間短，降解率低下；有效物質(zhì)融入水中導(dǎo)致流失等等問(wèn)題，本發(fā)明提供的方法為：GO加入MnO₂混合反應(yīng)，烘干，研磨，過(guò)篩；加入Al₂O₃混勻制成球形，焙燒后得到催化劑。本發(fā)明提供的制備方法成本低，催化劑效果好并且可循環(huán)使用多次。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及催化劑制備技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

非均相臭氧催化氧化體系是指在臭氧氧化過(guò)程中投加催化劑而形成催化劑協(xié)同臭氧氧化作用的體系，從而降低反應(yīng)過(guò)程的活化能或者改變氧化反應(yīng)過(guò)程，達(dá)到深度氧化的目的，從而去除有機(jī)污染物。與均相臭氧催化氧化體系相比較，該體系存在固相、液相和氣相，因而反應(yīng)更加復(fù)雜。通常而言，該技術(shù)的氧化效率和工程應(yīng)用價(jià)值受到催化劑活性、穩(wěn)定性和使用壽命的影響

金屬氧化物常被選作臭氧催化氧化體系的催化劑，反應(yīng)機(jī)理是吸附于金屬氧化物表面上的臭氧發(fā)生分解產(chǎn)生具有強(qiáng)氧化性的羥基自由基(·OH)，進(jìn)而在催化劑表面和溶液中發(fā)生自由基鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。

非均相臭氧催化氧化體系的催化反應(yīng)可能發(fā)生在溶液或固體催化劑表面。催化劑分為兩大類：一種是單獨(dú)的金屬氧化物；另一類是載體上的金屬或金屬氧化物。

常見(jiàn)的作為催化劑的金屬氧化物有：MnO₂、CeO₂、TiO₂、Fe_xO_y和γ-Al₂O₃但因?yàn)樨?fù)載型催化劑載體具有合適的孔結(jié)構(gòu)且具有較大比表面積的優(yōu)點(diǎn)使其成為了研究最多的催化劑。除滿足以上條件外，載體需要提供給其上負(fù)載的催化劑一定的抗壓能力，和良好的熱穩(wěn)定性，能夠在一定程度上節(jié)約活性組分用量。常用的載體有二氧化鈦、活性炭、蜂窩陶瓷、三氧化二鋁。常見(jiàn)的負(fù)載型催化劑有MnO_X/MCM-41、CeO_x/AC、TiO₂/Al₂O₃和納米-TiO₂/沸石分子篩等。單純的金屬氧化物催化劑造價(jià)過(guò)高，比例不唯一常常造成用料浪費(fèi)，負(fù)載催化劑也存在一些固有問(wèn)題，比如負(fù)載量的確定，長(zhǎng)時(shí)間浸泡的催化劑經(jīng)常結(jié)構(gòu)松散，重復(fù)使用后效率降低過(guò)快，導(dǎo)致不能重復(fù)多次使用；與水體接觸時(shí)間短，降解率低下；有效物質(zhì)融入水中導(dǎo)致流失等等。

發(fā)明內(nèi)容

為解決上述單純的金屬氧化物催化劑造價(jià)過(guò)高，比例不唯一常常造成用料浪費(fèi)，負(fù)載催化劑也存在一些固有問(wèn)題，比如負(fù)載量的確定，長(zhǎng)時(shí)間浸泡的催化劑經(jīng)常結(jié)構(gòu)松散，重復(fù)使用后效率降低過(guò)快，導(dǎo)致不能重復(fù)多次使用；與水體接觸時(shí)間短，降解率低下；有效物質(zhì)融入水中導(dǎo)致流失等等問(wèn)題，本發(fā)明提供一種摻雜型納米二氧化錳-石墨烯/Al₂O₃催化劑的制備方法。

本發(fā)明提供的摻雜型納米二氧化錳-石墨烯/Al₂O₃催化劑的制備方法采用反應(yīng)釜水熱合成法，具體為：

(1)取氧化石墨烯(GO)，加水?dāng)嚢枋蛊浞稚⒕鶆颍尤肭膀?qū)物，混合均勻，將混合物置于140～200℃反應(yīng)10～16h，冷卻至室溫后，取出反應(yīng)物，烘干，研磨，過(guò)篩；

(2)取步驟(1)所得產(chǎn)物加入Al₂O₃混合均勻，制成球形，烘干，冷卻至室溫后，在氮?dú)鈿夥毡Ｗo(hù)下于管式爐中焙燒，自然冷卻。

進(jìn)一步地，步驟(1)所述氧化石墨烯與MnO₂的質(zhì)量比例為1:4～1:6。