[發(fā)明專利]一種球磨法制備二噁英低溫降解復(fù)合催化劑的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110203423.3
• 申請(qǐng)日: 2021-02-23
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112958070B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-01-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 彭亞旗;陸勝勇;李曉東;顧雨夢(mèng);湯明慧;嚴(yán)建華
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 浙江大學(xué)
• 主分類號(hào): B01J23/22
• 分類號(hào): B01J23/22;B01J23/30;B01J35/10;B01J37/00;B01J37/08;B01D53/86;B01D53/72
• 代理公司: 杭州信義達(dá)專利代理事務(wù)所(普通合伙) 33305
• 代理人: 陳繼算

本發(fā)明一種球磨法制備二噁英低溫降解復(fù)合催化劑的方法，屬于催化劑制備技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明以碳納米管作為載體，將碳納米管在強(qiáng)酸環(huán)境下進(jìn)行預(yù)處理，在表面生成羥基、羧基等官能團(tuán)，過(guò)渡金屬氧化物作為催化組分，通過(guò)球磨使得過(guò)渡金屬氧化物均勻負(fù)載在碳納米管表面，通過(guò)調(diào)節(jié)球磨工藝參數(shù)和球料比等參數(shù)，實(shí)現(xiàn)了室溫環(huán)境下高分散度、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的碳納米管復(fù)合催化劑的大規(guī)模合成。本發(fā)明的制備方法條件溫和，綠色環(huán)保無(wú)污染，且制備周期短。利用本發(fā)明方法制備得到的碳納米管復(fù)合催化劑相比傳統(tǒng)的蜂窩狀二氧化鈦催化劑，具有良好的熱化學(xué)穩(wěn)定性，在反應(yīng)過(guò)程中催化劑不易失活，具有良好的低溫催化反應(yīng)活性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于催化劑制備技術(shù)領(lǐng)域，具體地，涉及一種球磨法制備二噁英低溫降解復(fù)合催化劑的方法。

背景技術(shù)

機(jī)械化學(xué)法是一種典型的無(wú)害化處理工藝，在近幾年研究發(fā)展很快。通過(guò)機(jī)械力的作用，將機(jī)械能量傳遞給物質(zhì)，物質(zhì)在受理機(jī)械力的作用時(shí)發(fā)生物理化學(xué)反應(yīng)，化學(xué)性質(zhì)和結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，提高其反應(yīng)活性，從而激發(fā)和加速產(chǎn)生的化學(xué)反應(yīng)。這種方法消耗的能量少，在處理過(guò)程中不產(chǎn)生有害副產(chǎn)物，綠色環(huán)保。

碳納米管是一種具有優(yōu)良物理化學(xué)性能的材料，它獨(dú)特的吸附特性、優(yōu)異的電子遷移率和導(dǎo)電性、優(yōu)秀的機(jī)械性能以及良好的熱、化學(xué)穩(wěn)定性，使其成為一種優(yōu)秀的催化劑載體。然而碳納米管具有明顯的疏水性，使用常規(guī)的化學(xué)方法如浸漬法、共沉淀法、水熱法等難以將催化劑活性組分有效地負(fù)載到碳納米管表面。溶膠凝膠法工藝繁瑣，需要添加有機(jī)物如乙醇作為溶劑，會(huì)額外引入多余的碳，同時(shí)將催化組分包裹于催化顆粒中，影響催化活性。該類催化劑的化學(xué)法制備工藝復(fù)雜，成本相對(duì)較高，且容易造成廢水等環(huán)境問(wèn)題。

在提高二噁英催化降解效率的同時(shí)，降低其反應(yīng)溫度也是一個(gè)挑戰(zhàn)。催化劑納米結(jié)構(gòu)作為負(fù)載型催化劑的活性物質(zhì)，其形貌和尺寸是影響二噁英催化降解的重要因素。因此，合理并精確調(diào)控催化組分的尺寸和形貌，將催化劑均勻地負(fù)載于碳納米管表面，可以提高催化活性。盡管現(xiàn)階段的研究中出現(xiàn)了碳納米管復(fù)合催化劑用于VOCs降解，但由于制備工藝的穩(wěn)定性差，反應(yīng)溫度較高，難以獲得尺寸均勻、結(jié)合穩(wěn)定的二噁英低溫降解催化劑。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述技術(shù)問(wèn)題中的至少一個(gè)，本發(fā)明旨在提供一種過(guò)程簡(jiǎn)單的規(guī)模化制備二噁英低溫降解催化劑的技術(shù)方案。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明第一方面提供一種球磨法制備二噁英低溫降解復(fù)合催化劑的方法，包括以下步驟：

S1，將碳納米管置于濃酸溶液中進(jìn)行預(yù)處理，洗滌過(guò)濾，水洗至濾液pH為中性，干燥后得到預(yù)處理后的碳納米管；

S2，將預(yù)處理后的碳納米管和催化組分前驅(qū)物混合均勻形成原料，再將原料至于球磨罐中，利用磨球研磨至粉末；

S3，將球磨后的混合粉末煅燒3～6h，即得到所述二噁英低溫降解復(fù)合催化劑，

其中，所述催化組分前驅(qū)物包括選自V、W、Ti、Mn、Mo和Ce中的至少一種金屬的鹽或氧化物。

在本發(fā)明的一些實(shí)施方案中，所述濃酸溶液為濃硫酸和濃硝酸的混合液。在本發(fā)明的一些具體實(shí)施方案中，所述濃硫酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為70％～98％；所述濃硝酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為68％～98％；按1:3-3:1比例混合。在本發(fā)明的一些優(yōu)選實(shí)施方案中，所述濃硫酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為98％；在本發(fā)明的一些優(yōu)選實(shí)施方案中，所述濃硝酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為68％；在本發(fā)明的一些具體實(shí)施方案中，所述濃硫酸和所述濃硝酸按1:1比例混合。

在本發(fā)明的一些實(shí)施方案中，所述預(yù)處理為超聲處理5～60min，攪拌下于50～160℃處理1～10h。在本發(fā)明的一些具體實(shí)施方案中，所述預(yù)處理為超聲處理30min。在本發(fā)明的一些優(yōu)選實(shí)施方案中，攪拌下于50～160℃處理1～10h。