超重力技术制备纳米MoO3/TiO2-ZrO2材料的方法及装置与流程

本发明涉及一种超重力技术制备纳米MoO₃/TiO₂-ZrO₂材料的方法。属于资源净化技术领域。

背景技术：

锐钛矿结构的TiO₂具有良好的催化效果，被越来越广泛的应用，因TiO₂载体是一种高温不稳定的锐钛矿结构,在工作环境下会缓慢的向金红石结构转变,从而导致催化剂的活性降低，为克服上述不足,采用复合氧化物载体的方法,特别是MoO₃/TiO₂-ZrO₂因其比表面积大、热稳定好，无二次污染等优点引起了广泛的关注，因此MoO₃/TiO₂-ZrO₂材料已成为催化领域的热门材料。

经检索，目前制备MoO₃/TiO₂-ZrO₂材料，常用方法有共沉淀法，这种方法制备的材料颗粒不均匀，且颗粒大；水热法合成，虽然可以做到纳米颗粒，但产率低，设备要求高，不适用于大规模生产，超重力制备MoO₃/TiO₂-ZrO₂材料，既可以做到纳米颗粒，又可以实现大规模生产。

超重力技术已广泛应用于材料制备方面，对于多数材料的制备都会存在设备腐蚀而导致制备材料引入杂质问题，本发明采用内壁镀玻璃膜的方式有效的避免了该问题，镀膜后该设备能在强酸强碱条件下使用。

技术实现要素：

本发明提供了一种制备纳米MoO₃/TiO₂-ZrO₂材料的方法，以四氯化钛、氧氯化锆、钼酸铵为钛源、锆源、钼源，以氨水做为沉淀剂，在超重力旋转填充床中进行反应，反应结束后，经陈化、洗涤、过滤、干燥、浸渍、焙烧等工艺制得纳米MoO₃/TiO₂-ZrO₂材料。

具体方法：将四氯化钛在0~4℃条件下，溶于乙醇，冷却后加水配置成一定浓度的四氯化钛乙醇水溶液，将一定量的氧氯化锆加入到四氯化钛乙醇水溶液中，制得混合溶液，通过蠕动泵打入超重力旋转填充床中，调节液体流量和旋转填充床转速，循环稳定后引入氨水反应，待pH值为8~9后陈化24h，离心洗去氯离子、干燥12h，用0.25mol/L的钼酸铵溶液60℃浸渍6h、过滤、干燥、500℃焙烧3h，制得MoO₃/TiO₂-ZrO₂纳米材料。

适用于本发明方法中的氨水也可以用氨气代替，室温条件下进行该反应。

按照本发明所述的方法，四氯化钛和氧氯化锆按照摩尔比为7:3的比例，沉淀剂选用体积浓度为5%的氨水。

按照本发明所述的方法，超重力旋转填充床反应器中的旋转填充床转速为1000rpm/min。

按照本发明所述的方法，将四氯化钛/氧氯化锆混合溶液的流量固定，根据该液流量调节氨水的流量，本方法中选用四氯化钛与氧氯化锆溶液和氨水的体积比为100:1。

根据本发明所述的方法，反应过程中，当体系的pH值为8~9时，停止通入氨水，反应结束，将反应得到的悬浊液经陈化、洗涤、干燥、浸渍、焙烧等工艺，制得纳米MoO₃/TiO₂-ZrO₂材料，经扫描电镜、X-射线衍射、能谱分析（EDS)分析表明：MoO₃/TiO₂-ZrO₂材料纯度为99%，分散好，粒度分布窄，粒径为40~90nm。

附图说明

图1是本发明的一个实施方案中所使用的超重力旋转填充床反应器的结构示意图；

图2是本发明所述的制备MoO₃/TiO₂-ZrO₂材料的装置流程图；

图中标记为：1、加料口，2、样品进样口，3、共沉淀样品出口，4、排气口，5、液体分布器，6、旋转填充床转轴，7、旋转填充床，8、电动机，9、样品循环收集瓶，10、蠕动泵，11、流量调控阀、12、加料瓶。

具体实施方式

为了更好的说明和实施，下面结合流程图和具体实施实例对本发明做详细说明。

方案1：在0~4℃条件下，将2.5mL四氯化钛溶于10mL乙醇中，冷却后加入300mL超纯水，得四氯化钛乙醇水溶液，将3.1484g氧氯化锆加入到四氯化钛乙醇水溶液中，溶解后制得混合溶液，通过蠕动泵打入超重力旋转填充床中，调节液体流量为200mL/min和旋转填充床转速1000rpm/min，循环稳定后通入氨水反应，氨水流速为2mL/min，至pH值为8~9时停止通入氨水，关闭循环蠕动泵，反应后的悬浊液陈化24h，离心洗去氯离子，干燥12h，用0.25mol/L的钼酸铵溶液60℃浸渍6h、过滤、干燥、500℃焙烧3h，制得纳米MoO₃/TiO₂-ZrO₂材料。

方案2:在0~4℃条件下，将2.5mL四氯化钛溶于10mL乙醇中，冷却后加入300mL超纯水，得四氯化钛乙醇水溶液，将3.1484g氧氯化锆加入到四氯化钛乙醇水溶液中，溶解后制得混合溶液，通过蠕动泵打入超重力旋转填充床中，调节液体流量为200mL/min和旋转填充床转速600rpm/min，循环稳定后引入氨水反应，氨水流速为1mL/min，至pH值为8~9时停止通入氨水，关闭循环蠕动泵，反应后的悬浊液陈化24h，离心洗去氯离子，干燥12h，用0.25mol/L的钼酸铵溶液60℃浸渍6h、过滤、干燥、500℃焙烧3h，制得纳米MoO₃/TiO₂-ZrO₂材料。