一種用于處理廢氣的磁負載氧化鈰的制備方法
【專利摘要】本發明公開一種用于處理廢氣的磁負載氧化鈰的制備方法。依次包括如下步驟：在恒溫水浴條件下，FeCl2溶液中滴加雙氧水和NaOH稀溶液，攪拌后轉入高壓釜中，繼續反應，自然冷卻到室溫，得到固體沉淀物，將其加入到十二烷基苯磺酸鈉溶液中，得到磁性有機水滑石。將(3?氨基丙基)三乙氧基硅烷、水楊醛和三氯化鈰1：1：1(摩爾比)的量制成形成溶液，加入磁性有機水滑石，形成含鈰有機配合物柱撐水滑石；將含鈰有機配合物柱撐水滑石置于馬弗爐中，400～550℃下焙燒6～8h，其中的碳氮等元素轉化為氣體溢出，形成孔道，得到磁性協同氧化鈰催化劑。該結構有利于吸附還催化污染物，同時有利于分離。
【專利說明】
一種用于處理廢氣的磁負載氧化鈰的制備方法
技術領域
[0001]本發明涉及環境污染控制新材料的開發，尤其涉及一種用于處理廢氣的磁負載氧化鈰的制備方法。【背景技術】
[0002]水滑石類化合物(LDHs)是由層間陰離子及帶正電荷層板堆積而成的化合物。水滑石化學結構通式為:[M2、—xM3+x(OH)2]x+[(An—)x/n ? mH20]，其中M2+和M3+分別為位于主體層板上的二價和三價金屬陽離子，如182+、附2+、2112+1112+、(:112+、(:〇2+、？(12+小62+等二價陽離子和八13 +、03+、0)3+及3+等三價陽離子均可以形成水滑石，—為層間陰離子，可以包括無機陰離子， 有機陰離子，配合物陰離子、同多和雜多陰離子;x為M3+/(M2++M3+)的摩爾比值，大約是4:1到 2: l;m為層間水分子的個數。其結構類似于水鎂石Mg(0H)2,由八面體共用棱邊而形成主體層板。位于層板上的二價金屬陽離子M2+可以在一定的比例范圍內被離子半價相近的三價金屬陽離子M3+同晶取代，使得層板帶正電荷，層間存在可以交換的的陰離子與層板上的正電荷平衡，使得LDHs的整體結構呈電中性。層間的陰離子可被交換，經過一系列改性，水滑石材料可以得到許多種性能各異的物質。
[0003]通過離子交換等方式把一些化合物引入層間域，形成分子級別的支柱，制成的一類孔徑大、分布規則的新型分子水平復合材料，具有吸附、轉化有機分子的特點。水滑石品種多，支柱化合物的可調性，改性后的粘土材料孔徑大小、吸附性質等可以人為加以控制， 因此可以根據用途的不同來進行材料制備，在石油化工、環境保護等諸多領域有廣泛應用前景。
[0004]目前國外廣泛開發應用于汽車尾氣凈化的催化劑基本上是由鉑(Pt)，銠(Rh)等貴金屬組成的，目前，普遍使用的鉑銠基貴金屬三元催化劑主要通過Pt的氧化作用凈化HC， C0,通過Rh的還原作用凈化NOx。該催化劑雖具有活性高、凈化效果好、壽命長等優點，但是造價也較高，尤其是Pt、Rh等受到資源限制。為了緩解Pt特別是Rh的供應與需求之間的矛盾，廣泛使用價格相對便宜的鈀(Pd)，開發了Pt，Rh和Pd組成的催化劑以及鈀催化劑。我國的機動車排放污染嚴重，然而我國貴金屬貧乏而稀土資源豐富，因此稀土應用于機動車尾氣處理在我困得到廣泛的應用。
[0005]催化作用后存在分離困難的問題，如果要分離干凈，需要經過多個步驟，費時費力。
【發明內容】
[0006]本發明的目的是為克服現有技術中氧化鈰結構單一的不足，提供一種用于處理廢氣的磁負載氧化鈰的制備方法。
[0007]本發明采用的技術方案是依次包括如下步驟:
[0008]1)將FeCl2溶解到水中，配置為濃度為2?3mol/L的溶液，取500mL該溶液，將其中置于恒溫70?80°C水浴中，同時滴加30% (質量分數)雙氧水2?4mL和一定量的NaOH稀溶液，保持pH值為12?13,反應2?3h，轉入高壓釜中，在lh內升溫到150?180°C，繼續反應4? 8h，自然冷卻到室溫，在該過程中形成具有層狀結構的沉淀，沉淀分離，去離子水洗2?3遍；
[0009] 2)將沉淀得到的固體加入到濃度為2?4mol/L的十二烷基苯磺酸鈉溶液中，固液比為1:10?1:50,在50?80°C水浴中攪拌2?8h，磁場分離后用去離子水洗滌2?3遍，70? 90 °C烘干，得到磁性有機水滑石。
[0010] 3)將(3-氨基丙基)三乙氧基硅烷、水楊醛和三氯化鈰按1:1:1(摩爾比)的量各2? 4mo 1加入到20?40mL乙醇中形成溶液，在20?35 °C下反應6?8h，加入磁性有機水滑石，攪拌2?4h、沉淀分離，反應生成的含鈰有機配合物在分配作用下，形成含鈰有機配合物柱撐水滑石；
[0011] 4)將含鈰有機配合物柱撐水滑石置于馬弗爐中，400?550°C下焙燒6?8h，其中的碳氮等元素轉化為氣體溢出，形成孔道，得到一種用于處理廢氣的磁負載氧化鈰。
[0012]本發明的優點是:部分二價鐵離子被雙氧水氧化生成的三價鐵，二價離子和生成的三價離子在70?80°C水浴中堿的作用下，產生磁性共沉淀，形成片層水滑石結構，再在片層間交換入表面活性劑，使其表面由疏水性轉變為親水性，植入相應的鈰化合物，最后經過煅燒，燒去C、N等物質，得到具有磁性的多孔氧化鈰材料。鐵鈰之間會有協同作用，能更好的促進催化作用。【具體實施方式】
[0013]以下進一步提供本發明的3個實施例:[〇〇14] 實施例1[〇〇15] 將FeCl2溶解到水中，配置為濃度為3mol/L的溶液，取500mL該溶液，將其中置于恒溫75°C水浴中，同時滴加30% (質量分數)雙氧水3mL和一定量的NaOH稀溶液，保持pH值為 13，反應3h，轉入高壓釜中，在lh內升溫到180°C，繼續反應8h，自然冷卻到室溫，在該過程中形成具有層狀結構的沉淀，沉淀分離，去離子水洗3遍;將沉淀得到的固體加入到濃度為 3mo 1 /L的十二烷基苯磺酸鈉溶液中，固液比為1:20，在80°C水浴中攪拌8h，磁場分離后用去離子水洗滌3遍，90°C烘干，得到磁性有機水滑石。將(3-氨基丙基)三乙氧基硅烷、水楊醛和三氯化鈰按1:1:1 (摩爾比)的量各4mo 1加入到40mL乙醇中形成溶液，在35 °C下反應8h，加入磁性有機水滑石，攪拌4h、沉淀分離，反應生成的含鈰有機配合物在分配作用下，形成含鈰有機配合物柱撐水滑石;將含鈰有機配合物柱撐水滑石置于馬弗爐中，550°C下焙燒7h，其中的碳氮等元素轉化為氣體溢出，形成孔道，得到一種用于處理廢氣的磁負載氧化鈰。
[0016]采用U形管(內徑4mm)連續流動反應評價裝置，稱量100mg合成得到的磁負載氧化鈰放置管中，并在管口處設置一磁場，調節空氣的流速為20mL/min，空氣流動帶動甲醛氣體進入U形管反應器中，每小時流過每升催化劑的氣體體積(即空速)為60001T1。在30°C條件下，該催化劑降解濃度為200ppm的甲醛氣體，降解率為85.0%。
[0017]實施例2[〇〇18] 將FeCl2溶解到水中，配置為濃度為3mol/L的溶液，取500mL該溶液，將其中置于恒溫80°C水浴中，同時滴加30% (質量分數)雙氧水4mL和一定量的NaOH稀溶液，保持pH值為 13，反應3h，轉入高壓釜中，在lh內升溫到180°C，繼續反應8h，自然冷卻到室溫，在該過程中形成具有層狀結構的沉淀，沉淀分離，去離子水洗3遍;將沉淀得到的固體加入到濃度為4mo 1 /L的十二烷基苯磺酸鈉溶液中，固液比為1:50，在80°C水浴中攪拌8h，磁場分離后用去離子水洗滌3遍，90°C烘干，得到磁性有機水滑石。將(3-氨基丙基)三乙氧基硅烷、水楊醛和三氯化鈰按1:1:1 (摩爾比)的量各4mo 1加入到40mL乙醇中形成溶液，在35 °C下反應8h，加入磁性有機水滑石，攪拌4h、沉淀分離，反應生成的含鈰有機配合物在分配作用下，形成含鈰有機配合物柱撐水滑石;將含鈰有機配合物柱撐水滑石置于馬弗爐中，550°C下焙燒8h，其中的碳氮等元素轉化為氣體溢出，形成孔道，得到一種用于處理廢氣的磁負載氧化鈰。
[0019]采用U形管(內徑4mm)連續流動反應評價裝置，稱量100mg合成得到的磁負載氧化鈰放置管中，并在管口處設置一磁場，調節空氣的流速為20mL/min，空氣流動帶動甲醛氣體進入U形管反應器中，每小時流過每升催化劑的氣體體積(即空速)為60001T1。在30°C條件下，該催化劑降解濃度為200ppm的甲醛氣體，降解率為84.1 %。
[0020]實施例3[〇〇21] 將FeCl2溶解到水中，配置為濃度為2mol/L的溶液，取500mL該溶液，將其中置于恒溫70°C水浴中，同時滴加30% (質量分數)雙氧水2mL和一定量的NaOH稀溶液，保持pH值為 12，反應2h，轉入高壓釜中，在lh內升溫到150 °C，繼續反應4h，自然冷卻到室溫，在該過程中形成具有層狀結構的沉淀，沉淀分離，去離子水洗2遍;將沉淀得到的固體加入到濃度為 2mo 1 /L的十二烷基苯磺酸鈉溶液中，固液比為1:10，在50°C水浴中攪拌2h，磁場分離后用去離子水洗滌2遍，70°C烘干，得到磁性有機水滑石。將(3-氨基丙基)三乙氧基硅烷、水楊醛和三氯化鈰按1:1:1 (摩爾比)的量各2mo 1加入到20mL乙醇中形成溶液，在20 °C下反應6h，加入磁性有機水滑石，攪拌2h、沉淀分離，反應生成的含鈰有機配合物在分配作用下，形成含鈰有機配合物柱撐水滑石;將含鈰有機配合物柱撐水滑石置于馬弗爐中，400°C下焙燒6h，其中的碳氮等元素轉化為氣體溢出，形成孔道，得到一種用于處理廢氣的磁負載氧化鈰。 [〇〇22]采用U形管(內徑4mm)連續流動反應評價裝置，稱量100mg合成得到的磁負載氧化鈰放置管中，并在管口處設置一磁場，調節空氣的流速為20mL/min，空氣流動帶動甲醛氣體進入U形管反應器中，每小時流過每升催化劑的氣體體積(即空速)為60001T1。在30°C條件下，該催化劑降解濃度為200ppm的甲醛氣體，降解率為82.1 %。
【主權項】
1.一種用于處理廢氣的磁負載氧化鈰的制備方法，其特征是依次包括如下步驟:1)將FeCl2溶解到水中，配置為濃度為2?3mol/L的溶液，取500mL該溶液，將其中置于恒 溫70?80°C水浴中，同時滴加30% (質量分數)雙氧水2?4mL和一定量的NaOH稀溶液，保持 pH值為12?13,反應2?3h，轉入高壓釜中，在lh內升溫到150?180°C，繼續反應4?8h，自然 冷卻到室溫，在該過程中形成具有層狀結構的沉淀，沉淀分離，去離子水洗2?3遍；2)將沉淀得到的固體加入到濃度為2?4mo 1 /L的十二烷基苯磺酸鈉溶液中，固液比為 1:10?1:50,在50?80 °C水浴中攪拌2?8h，磁場分離后用去離子水洗滌2?3遍，70?90°C 烘干，得到磁性有機水滑石。3)將(3-氨基丙基)三乙氧基硅烷、水楊醛和三氯化鈰按1:1:1 (摩爾比)的量各2?4mo 1 加入到20?40mL乙醇中形成溶液，在20?35 °C下反應6?8h，加入磁性有機水滑石，攪拌2? 4h、沉淀分離，反應生成的含鈰有機配合物在分配作用下，形成含鈰有機配合物柱撐水滑 石；4)將含鈰有機配合物柱撐水滑石置于馬弗爐中，400?550°C下焙燒6?8h，其中的碳氮 等元素轉化為氣體溢出，形成孔道，得到一種用于處理廢氣的磁負載氧化鈰。
【文檔編號】B01J23/83GK106076350SQ201610410600
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年6月12日 公開號201610410600.4, CN 106076350 A, CN 106076350A, CN 201610410600, CN-A-106076350, CN106076350 A, CN106076350A, CN201610410600, CN201610410600.4
【發明人】黃文艷, 趙文昌
【申請人】常州大學