[發明專利]氧化鈰改性的仿生催化劑制備方法

有效

• 申請號: 202110475724.1
• 申請日: 2021-04-29
• 公開（公告）號: CN113262791B
• 公開（公告）日: 2022-04-12
• 發明（設計）人: 張亞雷;王雷;周順桂;席北斗;周雪飛;陳家斌;王小書;王楊楊
• 申請（專利權）人: 中國環境科學研究院
• 主分類號: B01J23/83
• 分類號: B01J23/83;C02F1/72;C02F101/34;C02F101/38
• 代理公司: 北京康思博達知識產權代理事務所(普通合伙) 11426
• 代理人: 張玉玲;潘煒

本發明公開了一種氧化鈰改性的仿生催化劑制備方法，在鳳眼藍生長過程中加入鎳源，鳳眼藍將鎳元素吸收，對其熱解，再與鈰化合物在氫氧化鈉的作用下發生沉淀反應，將反應生成的含有沉淀物氧化鈰的生物炭在高溫煅燒制得仿生催化劑。本發明制備的方法簡單，制得的仿生催化劑中包含有鎳元素和氧化鈰，鎳元素和氧化鈰均勻分散在生物炭中，促進了仿生催化劑中的電子轉移能力，提高了對有機污染物的去除率，并進一步改善其作為環境修復材料使用的可靠性和耐用性，為催化劑或仿生催化劑的制備提供了新的發展思路。

技術領域

本發明屬于環境制備技術領域，具體涉及氧化鈰改性的仿生催化劑制備方法。

背景技術

如今，隨著科學技術的飛速發展，全球經濟有了長足的進步，人們的生活水平得到了很大程度的提高。同時，經濟的發展帶來的能源危機和環境污染問題也日趨嚴重。這些污染不僅嚴重破壞了生態環境，更是危害人類的健康。在眾多污染問題中，含有有機污染物的水體污染是最嚴重的問題之一，近年來，全球的水體質量都在逐年下降，這不僅影響了水中生物的生存，更會污染土壤，導致農業減產甚至絕收，給人類打來極大的損失。因此，去除水污染中的有機污染物是當今社會必須要解決的問題之一。

在眾多的去除水污染中的有機污染物技術中，光催化技術由于其高效、無毒等特點，具有廣泛的應用前景，合成高活性、高穩定性的光催化劑一直是研究的重點。

特別是稀土金屬氧化物具有良好的氧化還原性以及環境友好性，使得其在去除水中的有機污染物方面存在潛在的應用。當前研究發現，不同形貌的稀土金屬氧化物，如納米棒、納米線、納米片、納米粒子等，由于獨特的納米效應則顯示出更為優異的光催化性能。而單純的納米金屬氧化物非常容易聚集從而降低其催化活性表面積，影響其催化活性，因此需要引入較大比表面的載體，實現納米粒子的高分散，同時也可以減少納米金屬氧化物活性組分的用量，節約催化劑成本。

生物炭作為催化劑載體，具有比表面積大、反應活性高的優勢，在環境修復領域有著廣泛的應用前景，因此，理想狀況下，可以將生物炭與稀土金屬氧化物聯合制備催化劑，用于環境中有機污染物的去除。

但因稀土金屬氧化物本身粒度小容易團聚，導致比表面積降低、反應速率下降；以及與生物炭復合，在使用過程中，稀土金屬氧化物易脫落導致使用效率下降等一系列問題，導致大多數研究僅限于實驗室研究階段，在實際應用中存在著許多問題需要進一步探索。

由于上述原因，亟需研究一種穩定性強、耐用性優異的稀土金屬氧化物催化劑。

發明內容

為了克服上述問題，本發明人對稀土金屬氧化物和光催化劑進行了銳意研究，研究出氧化鈰改性的仿生催化劑制備方法，在鳳眼藍生長過程中加入鎳源，鳳眼藍將鎳元素吸收，對其熱解，再與鈰化合物在氫氧化鈉的作用下發生沉淀反應，將反應生成的含有沉淀物氧化鈰的生物炭在高溫煅燒制得仿生催化劑。本發明制備的方法簡單，制得的仿生催化劑中包含有鎳元素和氧化鈰，鎳元素和氧化鈰均勻分散在生物炭中，促進了仿生催化劑中的電子轉移能力，提高了對有機污染物的去除率，并進一步改善其作為環境修復材料使用的可靠性和耐用性，為催化劑或仿生催化劑的制備提供了新的發展思路，從而完成了本發明。

具體來說，本發明的目的在于提供以下方面：

一方面，提供仿生催化劑的制備方法，將生物炭與稀土金屬化合物經熱反應、煅燒制備得到。

另一方面，提供仿生催化劑，由第一方面所述方法制得。

本發明所具有的有益效果包括：

(1)本發明提供的仿生催化劑，鎳及氧化鈰均勻包覆或負載于生物炭中，促進了仿生催化劑中的電子轉移能力，提高了對有機污染物的去除效率，并改善其作為環境修復材料使用的可靠性和耐用性。

(2)本發明提供的仿生催化劑的制備方法，鳳眼藍在生長過程中將鎳元素均勻負載于生物質中，制得的仿生催化劑鎳元素負載量高。