最新一种磁性负载二氧化锰催化剂的制备方法

这里写的最新一种磁性负载二氧化锰催化剂的制备方法,今天小编就来为大家介绍

一种磁性负载二氧化锰催化剂的制备方法
本发明公开一种磁性负载二氧化锰催化剂的制备方法。依次包括如下步骤:在恒温水浴条件下,FeCl2溶液中滴加双氧水和NaOH稀溶液,搅拌后转入高压釜中,继续反应,自然冷却到室温,得到固体沉淀物,将其加入到十二烷基苯磺酸钠溶液中,得到磁性有机水滑石。将(3?氨基丙基)三乙氧基硅烷、水杨醛和四水合氯化锰按1:1:1(摩尔比)的量制成形成溶液,加入磁性有机水滑石,形成含锰有机配合物柱撑水滑石;将含锰有机配合物柱撑水滑石置于马弗炉中,400~550℃下焙烧6~8h,其中的碳氮等元素转化为气体溢出,形成孔道,得到磁性负载二氧化锰催化剂。该结构有利于吸附还催化污染物,同时有利于分离。

一种磁性负载二氧化锰催化剂的制备方法
技术领域
[0001]本发明涉及环境污染控制新材料的开发,尤其涉及一种磁性负载二氧化锰催化剂的制备方法。

[0002]水滑石类化合物(LDHs)是由层间阴离子及带正电荷层板堆积而成的化合物。水滑石化学结构通式为:[M2YxM3+x(OH)2]x+[(An—)x/n.mH20],其中M2+和M3+分别为位于主体层板上的二价和三价金属阳离子,如Mg2+、Ni2+、Zn2+、Mn2+、Cu2+、Co2+、Pd2+、Fe2+等二价阳离子和Al3+、Cr3+、C03+、Fe3+等三价阳离子均可以形成水滑石;An—为层间阴离子,可以包括无机阴离子,有机阴离子,配合物阴离子、同多和杂多阴离子^为妒+/(12++13+)的摩尔比值,大约是4:1到2:1 ;m为层间水分子的个数。其结构类似于水镁石Mg(OH)2,由八面体共用棱边而形成主体层板。位于层板上的二价金属阳离子M2+可以在一定的比例范围内被离子半价相近的三价金属阳离子M3+同晶取代,使得层板带正电荷,层间存在可以交换的的阴离子与层板上的正电荷平衡,使得LDHs的整体结构呈电中性。层间的阴离子可被交换,经过一系列改性,水滑石材料可以得到许多种性能各异的物质。
[0003]通过离子交换等方式把一些化合物引入层间域,形成分子级别的支柱,制成的一类孔径大、分布规则的新型分子水平复合材料,具有吸附、转化有机分子的特点。水滑石品种多,支柱化合物的可调性,改性后的粘土材料孔径大小、吸附性质等可以人为加以控制,因此可以根据用途的不同来进行材料制备,在石油化工、环境保护等诸多领域有广泛应用前景。
[0004]过渡金属氧化物大多具有优良的电学和光学特性,也具有优异的催化性能。二氧化锰作为一种新型的环保催化剂在一氧化碳氧化、过氧化氢分解以及苯酚的湿法氧化等反应中得到应用。在一些挥发性有机物的催化氧化反应中的实验结果表明,该材料具有良好的疏水性能,对有机物具有较强的亲和力,因此即使在水蒸气存在下,二氧化锰材料也能够选择吸附并氧化这些挥发性有机物。但纳米材料在使用的过程中有其固有的缺点即:易团聚,因此需要将其负载于载体表面以获得最佳的使用效果。
[0005]催化作用后存在分离困难的问题,如果要分离干净,需要经过多个步骤,费时费力。



[0006]本发明的目的是为克服现有技术中氧化锰结构单一的不足,提供一种磁性负载二氧化锰催化剂的制备方法。
[0007]本发明采用的技术方案是依次包括如下步骤:
[0008]I)将FeCl2溶解到水中,配置为浓度为2?3mol/L的溶液,取500mL该溶液,将其中置于恒温70?80°C水浴中,同时滴加30% (质量分数)双氧水2?4mL和一定量的NaOH稀溶液,保持pH值为12?13,反应2?3h,转入高压釜中,在Ih内升温到150?180°C,继续反应4?8h,自然冷却到室温,在该过程中形成具有层状结构的沉淀,沉淀分离,去离子水洗2?3遍;
[0009]2)将沉淀得到的固体加入到浓度为2?4mol/L的十二烷基苯磺酸钠溶液中,固液比为1:10?1:50,在50?80°C水浴中搅拌2?8h,磁场分离后用去离子水洗涤2?3遍,70?90 0C烘干,得到磁性有机水滑石。
[0010]3)将(3-氨基丙基)三乙氧基硅烷、水杨醛和四水合氯化锰按1:1:1 (摩尔比)的量各2?4mol加入到20?40mL乙醇中形成溶液,在20?35°C下反应6?8h,加入磁性有机水滑石,搅拌2?4h、沉淀分离,反应生成的含锰有机配合物在分配作用下,形成含锰有机配合物柱撑水滑石;
[0011]4)将含锰有机配合物柱撑水滑石置于马弗炉中,400?550°C下焙烧6?8h,其中的碳氮等元素转化为气体溢出,形成孔道,得到磁性负载二氧化锰催化剂。
[0012]本发明的优点是:部分二价铁离子被双氧水氧化生成的三价铁,二价离子和生成的三价离子在70?80°C水浴中碱的作用下,产生磁性共沉淀,形成片层水滑石结构,再在片层间交换入表面活性剂,使其表面由疏水性转变为亲水性,植入相应的锰化合物,最后经过煅烧,烧去C、N等物质,得到具有磁性的多孔氧化锰材料。铁锰掺杂,协同作用,促进催化效果O

[0013]以下进一步提供本发明的3个实施例:
[0014]实施例1
[0015]将FeCl2溶解到水中,配置为浓度为3mol/L的溶液,取500mL该溶液,将其中置于恒温75°C水浴中,同时滴加30% (质量分数)双氧水3mL和一定量的NaOH稀溶液,保持pH值为13,反应3h,转入高压釜中,在Ih内升温到180 °C,继续反应8h,自然冷却到室温,在该过程中形成具有层状结构的沉淀,沉淀分离,去离子水洗3遍;将沉淀得到的固体加入到浓度为3moI/L的十二烷基苯磺酸钠溶液中,固液比为1:20,在80°C水浴中搅拌8h,磁场分离后用去离子水洗涤3遍,90°C烘干,得到磁性有机水滑石。将(3-氨基丙基)三乙氧基硅烷、水杨醛和四水合氯化锰按1:1:1 (摩尔比)的量各4mol加入到40mL乙醇中形成溶液,在35 °C下反应Sh,加入磁性有机水滑石,搅拌4h、沉淀分离,反应生成的含锰有机配合物在分配作用下,形成含锰有机配合物柱撑水滑石;将含锰有机配合物柱撑水滑石置于马弗炉中,550°C下焙烧7h,其中的碳氮等元素转化为气体溢出,形成孔道,得到磁性负载氧化锰催化剂。
[0016]采用U形管(内径4mm)连续流动反应评价装置,称量10mg合成得到的磁性负载氧化锰催化剂放置管中,并在管口处设置一磁场,调节空气的流速为20mL/min,空气流动带动甲醛气体进入U形管反应器中,每小时流过每升催化剂的气体体积(即空速)为6000h—L在300C条件下,该催化剂降解浓度为200ppm的甲醛气体,降解率为85.5%。
[0017]实施例2
[0018]将FeCl2溶解到水中,配置为浓度为3mol/L的溶液,取500mL该溶液,将其中置于恒温80°C水浴中,同时滴加30% (质量分数)双氧水4mL和一定量的NaOH稀溶液,保持pH值为13,反应3h,转入高压釜中,在Ih内升温到180 °C,继续反应8h,自然冷却到室温,在该过程中形成具有层状结构的沉淀,沉淀分离,去离子水洗3遍;将沉淀得到的固体加入到浓度为4moI/L的十二烷基苯磺酸钠溶液中,固液比为1:50,在80°C水浴中搅拌8h,磁场分离后用去离子水洗涤3遍,90°C烘干,得到磁性有机水滑石。将(3-氨基丙基)三乙氧基硅烷、水杨醛和四水合氯化锰按1:1:1 (摩尔比)的量各4mol加入到40mL乙醇中形成溶液,在35 °C下反应Sh,加入磁性有机水滑石,搅拌4h、沉淀分离,反应生成的含锰有机配合物在分配作用下,形成含锰有机配合物柱撑水滑石;将含锰有机配合物柱撑水滑石置于马弗炉中,550°C下焙烧Sh,其中的碳氮等元素转化为气体溢出,形成孔道,得到磁性负载氧化锰催化剂。
[0019]采用U形管(内径4mm)连续流动反应评价装置,称量10mg合成得到的磁性负载氧化锰催化剂放置管中,并在管口处设置一磁场,调节空气的流速为20mL/min,空气流动带动甲醛气体进入U形管反应器中,每小时流过每升催化剂的气体体积(即空速)为6000h—L在300C条件下,该催化剂降解浓度为200ppm的甲醛气体,降解率为83.2%。
[0020]实施例3
[0021]将FeCl2溶解到水中,配置为浓度为2mol/L的溶液,取500mL该溶液,将其中置于恒温70°C水浴中,同时滴加30% (质量分数)双氧水2mL和一定量的NaOH稀溶液,保持pH值为12,反应2h,转入高压釜中,在Ih内升温到150 °C,继续反应4h,自然冷却到室温,在该过程中形成具有层状结构的沉淀,沉淀分离,去离子水洗2遍;将沉淀得到的固体加入到浓度为2mo I /L的十二烷基苯磺酸钠溶液中,固液比为1:1O,在50 °C水浴中搅拌2h,磁场分离后用去离子水洗涤2遍,70°C烘干,得到磁性有机水滑石。将(3-氨基丙基)三乙氧基硅烷、水杨醛和四水合氯化锰按1:1:1 (摩尔比)的量各2mol加入到20mL乙醇中形成溶液,在20 °C下反应6h,加入磁性有机水滑石,搅拌2h、沉淀分离,反应生成的含锰有机配合物在分配作用下,形成含锰有机配合物柱撑水滑石;将含锰有机配合物柱撑水滑石置于马弗炉中,400°C下焙烧6h,其中的碳氮等元素转化为气体溢出,形成孔道,得到磁性负载氧化锰催化剂。
[0022]采用U形管(内径4mm)连续流动反应评价装置,称量10mg合成得到的磁性负载氧化锰催化剂放置管中,并在管口处设置一磁场,调节空气的流速为20mL/min,空气流动带动甲醛气体进入U形管反应器中,每小时流过每升催化剂的气体体积(即空速)为6000h—L在300C条件下,该催化剂降解浓度为200ppm的甲醛气体,降解率为83.8%。

1.一种磁性负载二氧化锰催化剂的制备方法,其特征是依次包括如下步骤: 1)将FeCl2溶解到水中,配置为浓度为2?3mol/L的溶液,取500mL该溶液,将其中置于恒温70?80°C水浴中,同时滴加30% (质量分数)双氧水2?4mL和一定量的NaOH稀溶液,保持pH值为12?13,反应2?3h,转入高压釜中,在Ih内升温到150?180°C,继续反应4?8h,自然冷却到室温,在该过程中形成具有层状结构的沉淀,沉淀分离,去离子水洗2?3遍; 2)将沉淀得到的固体加入到浓度为2?4moI/L的十二烷基苯磺酸钠溶液中,固液比为1:10?1:50,在50?80 °C水浴中搅拌2?8h,磁场分离后用去离子水洗涤2?3遍,70?90°C烘干,得到磁性有机水滑石。 3)将(3-氨基丙基)三乙氧基硅烷、水杨醛和四水合氯化锰按1:1:1(摩尔比)的量各2?4mo I加入到20?40mL乙醇中形成溶液,在20?35 °C下反应6?8h,加入磁性有机水滑石,搅拌2?4h、沉淀分离,反应生成的含锰有机配合物在分配作用下,形成含锰有机配合物柱撑水滑石; 4)将含锰有机配合物柱撑水滑石置于马弗炉中,400?550°C下焙烧6?8h,其中的碳氮等元素转化为气体溢出,形成孔道,得到磁性负载二氧化锰催化剂。
B01J35/10GK106076357SQ201610405718
2016年11月9日
2016年6月12日
黄文艳, 赵文昌
常州大学

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