[發(fā)明專利]一種氧化鈰-水滑石復(fù)合催化劑、制備方法及應(yīng)用

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010143898.3
• 申請日: 2020-03-04
• 公開（公告）號: CN111167432A
• 公開（公告）日: 2020-05-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李宏林;高華敏;蔡昌武;胡夢娟;唐梓涵
• 申請（專利權(quán)）人: 巢湖學(xué)院
• 主分類號: B01J23/10
• 分類號: B01J23/10;B01J23/83;C02F1/30;C02F101/30;C02F101/38
• 代理公司: 合肥天明專利事務(wù)所(普通合伙) 34115
• 代理人: 趙瑜

本發(fā)明屬于材料技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種氧化鈰?水滑石復(fù)合催化劑、制備方法及應(yīng)用。本發(fā)明一種氧化鈰?水滑石復(fù)合催化劑是氧化鈰納米粒子分布在水滑石片層上，改變了純氧化鈰納米粒子團(tuán)聚的同時也使水滑石片層不易團(tuán)聚，除了提高氧化鈰催化性能外還和水滑石產(chǎn)生協(xié)同催化效果，是一種新型高效復(fù)合催化劑。氧化鈰?水滑石復(fù)合催化劑催化性能優(yōu)異，有望用于難降解廢水處理、廢氣處理等環(huán)保領(lǐng)域，商業(yè)化前景可觀。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明采用雙原位一步水熱合成法，具有生產(chǎn)過程簡單、過程容易控制、能耗和生產(chǎn)成本低等的優(yōu)點，可大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于材料技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種氧化鈰-水滑石復(fù)合催化劑、制備方法及應(yīng)用。

背景技術(shù)

水滑石(Hydrotalcite)化合物，又稱層狀雙金屬氫氧化物(layered doublehydroxide，簡記為LDH)，是一類具有陰離子插層的層狀結(jié)構(gòu)材料。由于它們具有特殊的層狀結(jié)構(gòu)，因此其在催化、吸附、分離、離子交換以及廢水處理等方面都表現(xiàn)出良好的性能。由于水滑石化合物所具有的層狀結(jié)構(gòu)的特殊性、層間陰離子可交換性、層板金屬元素的可調(diào)控性及本征堿性，近年來作為一種新型催化劑載體受到人們的廣泛關(guān)注。

CeO₂是目前一種廉價而用途廣泛的稀土氧化物，它的禁帶寬度為2.94eV，光吸收閾值約為420nm，可用于催化劑、拋光粉和紫外吸收材料等，其納米化后出現(xiàn)許多新的性質(zhì)和用途，在化學(xué)工業(yè)和環(huán)境污染控制方面有著廣泛的應(yīng)用前景。

LDHs負(fù)載CeO₂復(fù)合催化劑，具有化學(xué)催化和物理催化的協(xié)同效應(yīng)，是一種新型高效復(fù)合型催化劑。

田志茗等(田志茗,高艷麗.水滑石類化合物-氧化鈰催化劑的制備及其光降解甲基橙的性能研究[J].石油化工,2012,41(2):204-209)采用共沉淀法制備了LDHs-CeO₂(LDHs為水滑石類化合物)催化劑，并將其用于光催化降解甲基橙溶液，考察了催化劑的原料配比、反應(yīng)時間、甲基橙初始含量、甲基橙溶液的pH和催化劑用量對甲基橙降解率的影響；同時采用FTIR，XRD，SEM，TEM，EDS，TG等方法對催化劑進(jìn)行了表征。實驗結(jié)果表明，n(Mg)∶n(Al)∶n(Ce)＝2∶1∶0.50的LDHs-CeO₂催化劑活性最高，用該催化劑光催化降解甲基橙溶液的適宜條件為：250mL甲基橙溶液，甲基橙初始質(zhì)量濃度40mg/L，pH＝5，反應(yīng)時間80min(暗處靜置20min，光照時間60min)，催化劑用量0.3g；在此條件下，甲基橙降解率達(dá)到98.69％。表征結(jié)果顯示，LDHs-CeO₂晶相單一，晶體結(jié)構(gòu)一致，結(jié)晶度好，屬于六方晶系，形貌為規(guī)則的片狀結(jié)構(gòu)，分散性較好。

謝非等(謝非,李靜,晉冠平.二氧化鈰/鈣鋁水滑石/活性炭的制備及環(huán)境應(yīng)用[J].化工進(jìn)展,2016,35(1):182-188；謝非.功能活性炭復(fù)合材料的制備及水處理應(yīng)用[D].合肥:合肥工業(yè)大學(xué),2016,03)采用超聲輔助共沉淀法，制備了二氧化鈰/鈣鋁水滑石/活性炭復(fù)合材料(CeO₂/CaAl-LDHs/AC)。通過場發(fā)射掃描電子顯微鏡、X射線衍射、X射線光電子能譜、傅里葉變換紅外光譜和熱重分析技術(shù)，對CeO₂/CaAl-LDHs/AC的形貌、組成和結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征。結(jié)果發(fā)現(xiàn)：花樣片層狀的CeO₂/CaAl-LDHs材料均勻地分布在活性炭上?？疾炝薈eO₂/CaAl-LDHs/AC對水溶液中鉻(Ⅵ)、鉛(Ⅱ)、氟和孔雀綠的吸附性能。此類污染物的吸附過程均符合準(zhǔn)二階動力學(xué)模型和Langmuir等溫模型；在pH＝7、45℃和吸附時間2h條件下，CeO₂/CaAl-LDHs/AC可成功用于鉻(Ⅵ)、鉛(Ⅱ)、氟和孔雀綠的吸附去除，最大吸附量分別為83.06mg/g、131.58mg/g、61.20mg/g和420.17mg/g。