一种用于处理废气的磁负载氧化铈的制备方法
【专利摘要】本发明公开一种用于处理废气的磁负载氧化铈的制备方法。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、水杨醛和三氯化铈1：1：1(摩尔比)的量制成形成溶液，加入磁性有机水滑石，形成含铈有机配合物柱撑水滑石；将含铈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，得到磁性协同氧化铈催化剂。该结构有利于吸附还催化污染物，同时有利于分离。
【专利说明】
一种用于处理废气的磁负载氧化铈的制备方法
技术领域
[0001]本发明涉及环境污染控制新材料的开发，尤其涉及一种用于处理废气的磁负载氧化铈的制备方法。【背景技术】
[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:[M2、—xM3+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182+、附2+、2112+1112+、(:112+、(:〇2+、？(12+小62+等二价阳离子和八13 +、03+、0)3+及3+等三价阳离子均可以形成水滑石，—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;x为M3+/(M2++M3+)的摩尔比值，大约是4:1到 2: l;m为层间水分子的个数。其结构类似于水镁石Mg(0H)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]目前国外广泛开发应用于汽车尾气净化的催化剂基本上是由铂(Pt)，铑(Rh)等贵金属组成的，目前，普遍使用的铂铑基贵金属三元催化剂主要通过Pt的氧化作用净化HC， C0,通过Rh的还原作用净化NOx。该催化剂虽具有活性高、净化效果好、寿命长等优点，但是造价也较高，尤其是Pt、Rh等受到资源限制。为了缓解Pt特别是Rh的供应与需求之间的矛盾，广泛使用价格相对便宜的钯(Pd)，开发了Pt，Rh和Pd组成的催化剂以及钯催化剂。我国的机动车排放污染严重，然而我国贵金属贫乏而稀土资源丰富，因此稀土应用于机动车尾气处理在我困得到广泛的应用。
[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。
【发明内容】
[0006]本发明的目的是为克服现有技术中氧化铈结构单一的不足，提供一种用于处理废气的磁负载氧化铈的制备方法。
[0007]本发明采用的技术方案是依次包括如下步骤:
[0008]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lh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 °C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、水杨醛和三氯化铈按1:1:1(摩尔比)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，反应生成的含铈有机配合物在分配作用下，形成含铈有机配合物柱撑水滑石；
[0011] 4)将含铈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，得到一种用于处理废气的磁负载氧化铈。
[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，植入相应的铈化合物，最后经过煅烧，烧去C、N等物质，得到具有磁性的多孔氧化铈材料。铁铈之间会有协同作用，能更好的促进催化作用。【具体实施方式】
[0013]以下进一步提供本发明的3个实施例:[〇〇14] 实施例1[〇〇15] 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lh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 3mo 1 /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、水杨醛和三氯化铈按1:1:1 (摩尔比)的量各4mo 1加入到40mL乙醇中形成溶液，在35 °C下反应8h，加入磁性有机水滑石，搅拌4h、沉淀分离，反应生成的含铈有机配合物在分配作用下，形成含铈有机配合物柱撑水滑石;将含铈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，得到一种用于处理废气的磁负载氧化铈。
[0016]采用U形管(内径4mm)连续流动反应评价装置，称量100mg合成得到的磁负载氧化铈放置管中，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60001T1。在30°C条件下，该催化剂降解浓度为200ppm的甲醛气体，降解率为85.0%。
[0017]实施例2[〇〇18] 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lh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4mo 1 /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、水杨醛和三氯化铈按1:1:1 (摩尔比)的量各4mo 1加入到40mL乙醇中形成溶液，在35 °C下反应8h，加入磁性有机水滑石，搅拌4h、沉淀分离，反应生成的含铈有机配合物在分配作用下，形成含铈有机配合物柱撑水滑石;将含铈有机配合物柱撑水滑石置于马弗炉中，550°C下焙烧8h，其中的碳氮等元素转化为气体溢出，形成孔道，得到一种用于处理废气的磁负载氧化铈。
[0019]采用U形管(内径4mm)连续流动反应评价装置，称量100mg合成得到的磁负载氧化铈放置管中，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60001T1。在30°C条件下，该催化剂降解浓度为200ppm的甲醛气体，降解率为84.1 %。
[0020]实施例3[〇〇21] 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lh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 1 /L的十二烷基苯磺酸钠溶液中，固液比为1:10，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、水杨醛和三氯化铈按1:1:1 (摩尔比)的量各2mo 1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，反应生成的含铈有机配合物在分配作用下，形成含铈有机配合物柱撑水滑石;将含铈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，得到一种用于处理废气的磁负载氧化铈。 [〇〇22]采用U形管(内径4mm)连续流动反应评价装置，称量100mg合成得到的磁负载氧化铈放置管中，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60001T1。在30°C条件下，该催化剂降解浓度为200ppm的甲醛气体，降解率为82.1 %。
【主权项】
1.一种用于处理废气的磁负载氧化铈的制备方法，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lh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?4mo 1 /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、水杨醛和三氯化铈按1:1:1 (摩尔比)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，反应生成的含铈有机配合物在分配作用下，形成含铈有机配合物柱撑水滑 石；4)将含铈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，得到一种用于处理废气的磁负载氧化铈。
【文档编号】B01J23/83GK106076350SQ201610410600
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年6月12日 公开号201610410600.4, CN 106076350 A, CN 106076350A, CN 201610410600, CN-A-106076350, CN106076350 A, CN106076350A, CN201610410600, CN201610410600.4
【发明人】黄文艳, 赵文昌
【申请人】常州大学