[發(fā)明專利]高熔點稀有金屬元素修飾氧化鈰納米棒及其制備與應(yīng)用

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• 申請?zhí)枺?/td>: 202010566882.3
• 申請日: 2020-06-19
• 公開（公告）號: CN111774052A
• 公開（公告）日: 2020-10-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 郭利民;鄧威;張龍
• 申請（專利權(quán)）人: 華中科技大學(xué)
• 主分類號: B01J23/30
• 分類號: B01J23/30;B01J23/28;B01J23/22;B01J23/20;B01J37/03;B01J37/08;F23G7/07
• 代理公司: 華中科技大學(xué)專利中心 42201
• 代理人: 孫楊柳;李智

本發(fā)明公開了一種高熔點稀有金屬元素修飾氧化鈰納米棒及其制備與應(yīng)用，屬于催化材料技術(shù)與應(yīng)用領(lǐng)域。制備方法為將鈰鹽溶解得到鈰鹽溶液，再加入沉淀劑和結(jié)構(gòu)導(dǎo)向劑，然后加熱進(jìn)行晶化，得到氧化鈰納米棒前驅(qū)體，洗滌干燥后進(jìn)行焙燒，得到氧化鈰納米棒，加入高熔點稀有金屬元素形成的鹽后進(jìn)行焙燒，得到高熔點稀有金屬元素修飾的氧化鈰納米棒。本發(fā)明制得的催化劑用于鹵代烴催化燃燒時，起燃溫度低，完全燃燒溫度低。在空速為30000ml·g^?1·h^?1，氯代烴濃度為1000ppm條件下，可在小于350℃時將其完全燃燒。同時，該類催化劑還具備很高的穩(wěn)定性，在催化燃燒氯苯時，300℃下能保持50小時不失活。本發(fā)明中的催化劑制備方法簡單易于操作，制備的催化劑活性高、穩(wěn)定性強。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于催化材料技術(shù)與應(yīng)用領(lǐng)域，更具體地，涉及一種高熔點稀有金屬元素修飾氧化鈰納米棒及其制備方法與應(yīng)用。

背景技術(shù)

近年來，我國工業(yè)化與城市化的快速發(fā)展導(dǎo)致空氣污染增加，嚴(yán)重影響了區(qū)域和全球氣候以及人類身體健康。大氣污染問題有大部分是由有機污染物帶來的，特別是各種含氯有機污染物，聯(lián)合國環(huán)境項目國際條約中有12個列為首位的持久性的有機污染物都是含氯的有機化合物，這些物質(zhì)幾乎都具有麻醉作用、遺傳毒理的“三致”效應(yīng)(致突變-致癌-致畸)，嚴(yán)重危害環(huán)境與人類健康。然而產(chǎn)生這些含氯污染物的過程都涉及到我國的國計民生，如制藥、石化、化工、紡織印染等行業(yè)，他們無法從源頭上消除污染物，這就要求采用適當(dāng)手段來消除這類化合物帶來的污染，催化燃燒法作為一種低能耗、適用范圍廣、高效的消除技術(shù)，具有廣闊的應(yīng)用前景。含氯有機化合物大致可以分為芳香烴氯化物，如氯苯、二氯苯；氯代脂肪烴類化合物，如氯乙烯、三氯乙烯等不飽和氯代脂肪烴和二氯甲烷、二氯乙烷等不飽和氯代脂肪烴，其中比較具有代表性的物質(zhì)為氯苯、二氯乙烷、三氯乙烯。

目前，用于氯代有機污染物催化燃燒消除的催化劑以負(fù)載型貴金屬(活性組分為Pt、Pd、Rh、Ru等貴金屬)、固體酸催化劑和非貴金屬氧化物型催化劑。負(fù)載貴金屬催化劑被譽為工業(yè)催化劑的維他命，對于含氯有機污染物的催化燃燒具有很好的催化性能，但貴金屬具有價格昂貴、易氯中毒失活以及容易生成毒性更強的多氯代副產(chǎn)物等缺點。固體酸催化劑主要是指質(zhì)子型分子篩催化劑，雖然其水熱穩(wěn)定性好，但其反應(yīng)活性低、易積碳失活加上在消除含氯污染物過程中容易結(jié)構(gòu)坍塌而受到限制使用。非貴金屬氧化物催化劑因其相對良好的催化活性以及豐度高、價格低廉，是一類廣泛研究的催化劑，但是目前很難運用于工業(yè)化?，F(xiàn)有技術(shù)中采用的釩鈦催化劑用于氯代烴的催化燃燒，具有一定的活性，但是因為釩的毒性而受到限制。我國是稀土大國，其中氧化鈰用于氯代有機污染物催化燃燒具有很高的初始活性，但極易失活。開發(fā)高穩(wěn)定活性的催化劑仍是目前研究與實際應(yīng)用的熱點。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明解決了現(xiàn)有技術(shù)中氯代烴催化燃燒的催化劑活性受限、穩(wěn)定性不高以及產(chǎn)生毒性的技術(shù)問題，提供一種高效高熔點稀有金屬元素修飾氧化鈰納米棒及其制備方法與用于氯代有機污染物催化燃燒的應(yīng)用。

根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種高熔點稀有金屬元素修飾氧化鈰納米棒的制備方法，包括以下步驟：

(1)將鈰鹽溶解到有機醇中，得到鈰鹽溶液；向所述鈰鹽溶液中加入沉淀劑和結(jié)構(gòu)導(dǎo)向劑，然后加熱進(jìn)行晶化，得到氧化鈰納米棒前驅(qū)體；所述沉淀劑用于在晶化過程中使鈰離子生成沉淀物，所述結(jié)構(gòu)導(dǎo)向劑用于使該沉淀物定向排列以形成棒狀結(jié)構(gòu)；

(2)將步驟(1)得到的氧化鈰納米棒前驅(qū)體洗滌干燥后進(jìn)行焙燒，得到氧化鈰納米棒；

(3)向步驟(2)得到的氧化鈰納米棒中加入高熔點稀有金屬元素形成的鹽，充分混勻后進(jìn)行焙燒，得到高熔點稀有金屬元素修飾的氧化鈰納米棒。

優(yōu)選地，步驟(1)中所述加熱的溫度為140℃～180℃，所述晶化的時間為24～48小時。