[發明專利]一種利用微通道沉淀法制備鎢酸鋅催化劑的方法

在審

• 申請號: 202011421347.5
• 申請日: 2020-12-08
• 公開（公告）號: CN112264005A
• 公開（公告）日: 2021-01-26
• 發明（設計）人: 蔣軍成;陳治全;喻源;倪磊;陳強
• 申請（專利權）人: 南京工業大學
• 主分類號: B01J23/30
• 分類號: B01J23/30;B01J19/00;B01J37/03;B01J35/02
• 代理公司: 南京品智知識產權代理事務所(普通合伙) 32310
• 代理人: 奚曉寧;楊陳慶

本發明屬于材料化學、催化劑制備、無機化工技術領域，具體涉及一種鎢酸鋅催化劑的制備方法，具體的說是在微通道反應器中利用化學沉淀法制備高純度微米級鎢酸鋅催化劑的方法。一種利用微通道沉淀法制備鎢酸鋅催化劑的方法，包括下述步驟：（1）分別配制氯化鋅水溶液、有機酸水溶液和鎢酸鈉水溶液；（2）將氯化鋅水溶液與有機酸水溶液混合，配制成溶液A；（3）將溶液A和鎢酸鈉水溶液分別經由蠕動泵輸入至微通道反應器中；（4）上述兩股原料液在微通道反應器中混合并進行沉淀反應，沉淀反應在預定摩爾比n（Zn²⁺）/n（WO₄^2?）范圍內進行；（5）反應后收集生成的漿料，并依次進行酸堿度調節、過濾、洗滌和干燥，得到鎢酸鋅催化劑。

技術領域

本發明屬于材料化學、催化劑制備、無機化工技術領域，具體涉及一種鎢酸鋅催化劑的制備方法，具體的說是在微通道反應器中利用化學沉淀法制備高純度微米級鎢酸鋅催化劑的方法。

背景技術

鎢酸鋅（ZnWO₄）作為鎢酸鹽中重要的一員，具有良好的催化活性，由于其無毒、不易潮解、化學性穩定等優點被廣泛用于鹵化苯衍生物和水污染物的降解。對于用作催化劑的鎢酸鋅，其晶體結構、粒徑、比表面積以及形貌對鎢酸鋅的催化性能有重要的影響。粒徑越小，比表面積越大，粒徑分布越均勻，鎢酸鋅的催化性能越好。鎢酸鋅粉體的制備合成及性能改進為其催化亞砜氧化提供了一條新的思路，具有極其重要的研究價值和廣泛的市場前景。

對于鎢酸鋅的制備，目前研究人員已經提出了一系列的制備方法，如固相反應法、水熱合成法、溶膠-凝膠法等；但目前存在的制備方法均屬于常規釜式制備，有一定的局限性；固相反應法制備出來的鎢酸鋅粒徑較大且粒徑分布不均；水熱合成法和溶膠-凝膠法制備鎢酸鋅成本較高，反應時間長，且難以大規模生產；所以有必要設計出一種新的方法來滿足實際的制備需求。

發明內容

本發明的目的是提供一種利用微通道沉淀法制備鎢酸鋅催化劑的方法，該方法具有可調控性強、工藝簡單、操作方便、產品產量高的特點。

利用連續流微通道進行鎢酸鋅的制備可以多方面解決已有工藝技術存在的諸多不足，能夠突破常規釜式制備方法的局限。鎢酸鋅制備的沉淀反應屬于快速反應，常規釜式制備方法通常是將原料滴入底料中進行反應，屬于半間歇式反應。反應過程中由于反應物不能快速達到分子尺度的均勻混合，會導致鎢酸鋅產品粒徑分布不均、反應時間長等問題。從文獻檢索看，微納米級鎢酸鋅催化劑的微通道制備技術尚處于研究空白。通過在微通道反應器進行鎢酸鋅的連續化制備，保證了反應原料的均勻混合，強化了反應過程的快速傳質，能夠大幅度提高鎢酸鋅的產品質量。同時，利用微通道制備鎢酸鋅工藝可以通過并聯增加反應器數目直接放大，放大過程對產品質量無影響。

本發明的目的是通過以下技術方案實現的，一種利用微通道沉淀法制備鎢酸鋅催化劑的方法，具體包括下述步驟：

（1）分別配制氯化鋅水溶液、有機酸水溶液和鎢酸鈉水溶液；

（2）將氯化鋅水溶液與有機酸水溶液混合，配制成溶液A；

（3）將溶液A和鎢酸鈉水溶液分別經由蠕動泵輸入至微通道反應器中；

（4）上述兩股原料液在微通道反應器中混合并進行沉淀反應，沉淀反應在預定的摩爾比n（Zn²⁺）/n（WO₄^2-）范圍內進行；

（5）反應后收集生成的漿料，并依次進行酸堿度調節、過濾、洗滌和干燥，得到高純度的鎢酸鋅催化劑。

上述步驟（1）中，有機酸包括草酸、蘋果酸、檸檬酸、苯甲酸、水楊酸中的一種或多種混合物，其中由于檸檬酸可以電離出3個H⁺，是一種電離強度較強的有機酸，能夠快速去除氯化鋅顆粒表面的氧化鋅薄膜，因此優選檸檬酸水溶液作為有機酸使用；