一種負載二氧化錳催化劑的制備方法技術

本發明專利技術公開一種負載二氧化錳催化劑的制備方法。依次包括如下步驟：將膨潤土加入到八烷基三甲基溴化銨溶液中，在恒溫攪拌、老化、離心分離，得到八烷基三甲基溴化銨改性的膨潤土固體；將(3?氨基丙基)三乙氧基硅烷、水楊醛和水合氯化鎳按1：1：1(摩爾比)的量加入到乙醇中形成溶液，加入八烷基三甲基溴化銨改性的膨潤土固體，攪拌、沉淀分離，形成含鎳有機配合物柱撐膨潤土；含產物置于馬弗爐中，高溫焙燒，去除部分元素，得到氧化硅柱撐的膨潤土基多孔材料負載二氧化錳催化劑。該材料中的二氧化錳均勻分布于三維孔道的孔壁上，對反應物有較好的吸附和催化效果。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種負載二氧化錳催化劑的制備方法，屬于催化材料制備領域。
技術介紹
有機廢氣處理是指在工業生產過程中產生的有機廢氣進行吸附、過濾、凈化的處理工作。通常有機廢氣處理有甲醛有機廢氣處理、苯甲苯二甲苯等苯系物有機廢氣處理等等。有機廢氣一般都存在易燃易爆、有毒有害、不溶于水、溶于有機溶劑、處理難度大的特點。在有機廢氣處理時普遍采用的是有機廢氣活性炭吸附處理法、催化燃燒法、催化氧化法、酸堿中和法、等離子法等多種原理。催化氧化是一種比較經濟有效的方法。但需要有經濟適合普遍適用的催化劑。二氧化錳作為一種新型的環保催化劑在一氧化碳氧化、過氧化氫分解以及苯酚的濕法氧化等反應中得到應用。在一些揮發性有機物的催化氧化反應中的實驗結果表明，該材料具有良好的疏水性能，對有機物具有較強的親和力，因此即使在水蒸氣存在下，二氧化錳材料也能夠選擇吸附并氧化這些揮發性有機物。膨潤土是以蒙脫石(Montmorillonite)為主要礦物的粘土巖。蒙脫石是一種含水的層狀鋁硅酸鹽礦物，由兩個硅氧四面體中間夾一個鋁(鎂)氧(氫氧)八面體組成，屬于2：1型的三層粘土礦物。晶層間距離為0.96～2.14nm，這些納米片層團聚在一起，形成幾百納米到幾微米的粘土顆粒。膨潤土有很強的陽離子交換能力，在一定的物理-化學條件下，Ca2+、Mg2+、Na+、K+、Fe2+、Cu2+等可相互交換。該材料便宜廉價，在中國的儲量排世界第一，是一種比較好的載體材料。
技術實現思路
本專利技術的目的是為克服現有技術載體價格高、活性低等不足，提供一種膨潤土基多孔材料負載二氧化錳催化劑的制備方法。本專利技術采用的技術方案是依次包括如下步驟：1)按照每克膨潤土對應0.5～0.8mmol八烷基三甲基溴化銨的量，將過20-50目篩的膨潤土加入到質量百分比濃度為0.1％～1％的八烷基三甲基溴化銨溶液中，在60～70℃恒溫水浴中攪拌5～6h，老化12～24h，離心分離，去掉上清液，得到八烷基三甲基溴化銨改性的膨潤土固體；2)將(3-氨基丙基)三乙氧基硅烷、水楊醛和四水合氯化錳按1：1：1(摩爾比)的量各2～4mol加入到20～40mL乙醇中形成溶液，在20～35℃下反應6～8h，加入八烷基三甲基溴化銨改性的膨潤土固體，攪拌2～4h、沉淀分離，反應生成的含錳有機配合物在分配作用下，插入膨潤土層間，形成含錳有機配合物柱撐膨潤土；3)將含錳有機配合物柱撐膨潤土置于馬弗爐中，400～550℃焙燒4～5h，然后停止加熱冷卻至室溫，其中的碳氮等元素轉化為氣體溢出，形成孔道，得到氧化硅柱撐的膨潤土基多孔材料負載二氧化錳催化劑。本專利技術的優點是：(1)將錳離子和有機物形成配合物，再利用有機膨潤土對有機物的吸附效應，將錳元素均勻分布于膨潤土層間。(2)將含硅有機物和錳原子配合，插入膨潤土層間，再經過高溫煅燒，去除碳、氮等元素，形成多孔材料。(3)利用膨潤土層狀結構，在膨潤土層間插入硅元素，經過煅燒之后，硅元素形成氧化硅和負載的二氧化錳一起形成柱撐，使整個結構為三維立體孔道結構。具體實施方式以下進一步提供本專利技術的3個實施例：實施例1按照每克膨潤土對應0.8mmol八烷基三甲基溴化銨的量，將過50目篩的膨潤土加入到質量百分比濃度為1％的八烷基三甲基溴化銨溶液中，在70℃恒溫水浴中攪拌6h，老化24h，離心分離，去掉上清液，得到八烷基三甲基溴化銨改性的膨潤土固體；將(3-氨基丙基)三乙氧基硅烷、水楊醛和四水合氯化錳按1：1：1(摩爾比)的量各4mol加入到40mL乙醇中形成溶液，在35℃下反應8h，加入八烷基三甲基溴化銨改性的膨潤土固體，攪拌4h、沉淀分離，反應生成的含錳有機配合物在分配作用下，插入膨潤土層間，形成含錳有機配合物柱撐膨潤土；將含錳有機配合物柱撐膨潤土置于馬弗爐中，550℃焙燒5h，然后停止加熱冷卻至室溫，其中的碳氮等元素轉化為氣體溢出，形成孔道，得到氧化硅柱撐的膨潤土基多孔材料負載二氧化錳催化劑。采用U形管(內徑4mm)連續流動反應評價裝置，稱量100mg合成得到的膨潤土基多孔材料負載二氧化錳催化劑放置管中，調節空氣的流速為25mL/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6000h-1。在30℃條件下，該催化劑降解濃度為250ppm的甲醛氣體，降解率為77％。實施例2按照每克膨潤土對應0.5mmol八烷基三甲基溴化銨的量，將過20目篩的膨潤土加入到質量百分比濃度為0.1％的八烷基三甲基溴化銨溶液中，在60℃恒溫水浴中攪拌5h，老化12h，離心分離，去掉上清液，得到八烷基三甲基溴化銨改性的膨潤土固體；將(3-氨基丙基)三乙氧基硅烷、水楊醛和四水合氯化錳按1：1：1(摩爾比)的量各2mol加入到20mL乙醇中形成溶液，在20℃下反應6h，加入八烷基三甲基溴化銨改性的膨潤土固體，攪拌2h、沉淀分離，反應生成的含錳有機配合物在分配作用下，插入膨潤土層間，形成含錳有機配合物柱撐膨潤土；將含錳有機配合物柱撐膨潤土置于馬弗爐中，400℃焙燒4h，然后停止加熱冷卻至室溫，其中的碳氮等元素轉化為氣體溢出，形成孔道，得到氧化硅柱撐的膨潤土基多孔材料負載二氧化錳催化劑。采用U形管(內徑4mm)連續流動反應評價裝置，稱量100mg合成得到的膨潤土基多孔材料負載二氧化錳催化劑放置管中，調節空氣的流速為25mL/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6000h-1。在30℃條件下，該催化劑降解濃度為250ppm的甲醛氣體，降解率為82％。實施例3按照每克膨潤土對應0.6mmol八烷基三甲基溴化銨的量，將過50目篩的膨潤土加入到質量百分比濃度為1％的八烷基三甲基溴化銨溶液中，在70℃恒溫水浴中攪拌6h，老化24h，離心分離，去掉上清液，得到八烷基三甲基溴化銨改性的膨潤土固體；將(3-氨基丙基)三乙氧基硅烷、水楊醛和四水合氯化錳按1：1：1(摩爾比)的量各3mol加入到40mL乙醇中形成溶液，在35℃下反應8h，加入八烷基三甲基溴化銨改性的膨潤土固體，攪拌4h、沉淀分離，反應生成的含錳有機配合物在分配作用下，插入膨潤土層間，形成含錳有機配合物柱撐膨潤土；將含錳有機配合物柱撐膨潤土置于馬弗爐中，550℃焙燒5h，然后停止加熱冷卻至室溫，其中的碳氮等元素轉化為氣體溢出，形成孔道，得到氧化硅柱撐的膨潤土基多孔材料負載二氧化錳催化劑。采用U形管(內徑4mm)連續流動反應評價裝置，稱量100mg合成得到的膨潤土基多孔材料負載二氧化錳催化劑放置管中，調節空氣的流速為25mL/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6000h-1。在30℃條件下，該催化劑降解濃度為250ppm的甲醛氣體，降解率為89％。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種膨潤土基多孔材料負載二氧化錳催化劑的制備方法，其特征是依次包括如下步驟：1)按照每克膨潤土對應0.5～0.8mmol八烷基三甲基溴化銨的量，將過20?50目篩的膨潤土加入到質量百分比濃度為0.1％～1％的八烷基三甲基溴化銨溶液中，在60～70℃恒溫水浴中攪拌5～6h，老化12～24h，離心分離，去掉上清液，得到八烷基三甲基溴化銨改性的膨潤土固體；2)將(3?氨基丙基)三乙氧基硅烷、水楊醛和四水合氯化錳按1：1：1(摩爾比)的量各2～4mol加入到20～40mL乙醇中形成溶液，在20～35℃下反應6～8h，加入八烷基三甲基溴化銨改性的膨潤土固體，攪拌2～4h、沉淀分離，反應生成的含錳有機配合物在分配作用下，插入膨潤土層間，形成含錳有機配合物柱撐膨潤土；3)將含錳有機配合物柱撐膨潤土置于馬弗爐中，400～550℃焙燒4～5h，然后停止加熱冷卻至室溫，其中的碳氮等元素轉化為氣體溢出，形成孔道，得到氧化硅柱撐的膨潤土基多孔材料負載二氧化錳催化劑。

【技術特征摘要】
1.一種膨潤土基多孔材料負載二氧化錳催化劑的制備方法，其特征是依次包括如下步驟：1)按照每克膨潤土對應0.5～0.8mmol八烷基三甲基溴化銨的量，將過20-50目篩的膨潤土加入到質量百分比濃度為0.1％～1％的八烷基三甲基溴化銨溶液中，在60～70℃恒溫水浴中攪拌5～6h，老化12～24h，離心分離，去掉上清液，得到八烷基三甲基溴化銨改性的膨潤土固體；2)將(3-氨基丙基)三乙氧基硅烷、水楊醛和四水合氯化錳按1：1：1(摩...

【專利技術屬性】
技術研發人員：黃代琴，馬建鋒，
申請(專利權)人：常州大學，
類型：發明
國別省市：江蘇;32