一种硒掺杂氧化锆催化剂的合成方法技术

本发明专利技术公开了一种硒掺杂氧化锆催化剂的合成方法。其步骤如下，将二氧化锆、氟化铵类助剂、硒氢化钠的乙醇溶液按照30～70 mmol:0.05～0.15 mmol:10 mL的比例混合，室温搅拌12～36小时后过滤水洗，其中，硒氢化钠的乙醇溶液中硒氢化钠浓度为0.2mol/L。该催化剂可应用于催化胡萝卜素氧化降解，且催化剂合成成本低，无金属、硒含量低，催化效果好，同时，催化β‑胡萝卜素降解时可使用廉价、安全、环保的氧气为氧化剂，实用性好。

Synthesis of a Selenium Doped Zirconia Catalyst

The invention discloses a synthesis method of selenium doped zirconia catalyst. The steps are as follows: the ethanol solution of zirconium dioxide, ammonium fluoride and sodium selenide is mixed in proportion of 30-70 mmol:0.05-0.15 mmol:10 mL, stirred at room temperature for 12-36 hours, then filtered and washed. The concentration of sodium selenide in ethanol solution of sodium selenide is 0.2 mol/L. The catalyst can be used to catalyze the oxidative degradation of carotene, and its synthesis cost is low, the content of non-metal and selenium is low, and the catalytic effect is good. At the same time, when catalyzing the degradation of beta-carotene, cheap, safe and environmentally friendly oxygen can be used as oxidant, which has good practicability.

【技术实现步骤摘要】
一种硒掺杂氧化锆催化剂的合成方法
本专利技术涉及一种硒掺杂氧化锆催化剂的合成方法，属于催化剂材料制备领域。
技术介绍
硒催化化学是近5年来刚刚兴起的一个研究领域。我们课题组在这一领域内做了一系列工作，开发了利用硒催化的方法合成各种有用化工中间体的绿色合成方法。然而，将含硒催化剂材料应用于环境治理方面，报导较少，主要由于均相硒催化剂较难合成，催化剂成本较高所致。因此，开发低成本的高效非均相催化剂，将之应用到环境治理方面，能够扩大硒催化化学的应用范围，同时具有学术与应用价值。另一方面，β-胡萝卜素是一种常见的天然色素，广泛存在于各种蔬菜水果中。由于这种物质具有强烈的颜色，食品加工业的废水，因含有β-胡萝卜素而导致相关颜色指标不合格。因此，β-胡萝卜素的降解技术，在环境治理方面，有重要的需求。目前，已有方法有很多局限性，比如催化剂用量较高、催化剂成本高、使用强氧化剂等。开发出高效、便宜的催化剂，使用安全、廉价、清洁的氧化剂（如氧气），降解β-胡萝卜素，有很好的实际应用意义。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种硒掺杂氧化锆催化剂的合成方法。以二氧化锆、氟化铵类助剂为原料，与硒氢化钠溶液反应制备硒掺杂氧化锆催化剂，该催化剂可应用于催化胡萝卜素氧化降解。所述方法简单，具有较高的实际应用价值。为解决上述技术问题,本专利技术提供的技术方案是：一种硒掺杂氧化锆催化剂的合成方法，将二氧化锆、氟化铵类助剂、硒氢化钠的乙醇溶液按照30～70mmol:0.05～0.15mmol:10mL的比例混合，室温搅拌12～36小时后过滤水洗，其中，硒氢化钠的乙醇溶液中硒氢化钠浓度为0.2mol/L。本专利技术中，硒氢化钠的乙醇溶液由硼氢化钠与硒粉等摩尔在乙醇中0oC下混合后，在氮气保护下升温至60oC加热5h预制。本专利技术中，所述的氟化铵类助剂包括三甲基异丙氧甲基氟化铵、三甲基甲氧甲基氟化铵、四甲基氟化铵、四乙基氟化铵、四正丁基氟化铵为原料，其中优选三甲基异丙氧甲基氟化铵，使用这种原料制备催化剂活性最高，可大大缩短β-胡萝卜素降解时间。本专利技术中，二氧化锆与0.2mol/L硒氢化钠的乙醇溶液的投料比例为30～70mmol:10mL，其中优选50mmol:10mL。使用这种比例，硒催化物种可以被充分利用，从而制备催化剂活性最高，可大大缩短β-胡萝卜素降解时间。本专利技术中，氟化铵类助剂与0.2mol/L硒氢化钠的乙醇溶液的投料比例为0.05～0.15mmol:10mL，其中优选0.1mmol:10mL。使用这种比例，即可充分活化催化剂载体，从而制备催化剂活性最高，可大大缩短β-胡萝卜素降解时间。本专利技术中，催化剂制备时，搅拌时间为12～36h，其中优选24h。使用该搅拌时间制备出的材料，硒可以充分负载但又避免过度团聚，从而使得催化剂活性最高，可大大缩短β-胡萝卜素降解时间。与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：本专利技术制备的催化剂合成成本低、使用廉价原料、无金属、硒含量低，催化β-胡萝卜素降解时可使用廉价、安全、环保的氧气为氧化剂，实用性好。具体实施方式下面的实施例对本专利技术进行更详细的阐述，而不是对本专利技术的进一步限定。本专利技术公开了以廉价的二氧化锆为载体，利用现配的硒氢化钠溶液，在助剂存在下负载硒，制备硒掺杂氧化锆催化剂的合成方法。这种催化剂可催化氧气氧化降解β-胡萝卜素，效果显著，在食品行业污水治理上，有很好的工业应用价值。实施例1在一个50mL圆底烧瓶中，将二氧化锆、三甲基异丙氧甲基氟化铵、以及预制硒氢化钠的乙醇溶液（由硼氢化钠与硒粉等摩尔在乙醇中0oC混合后氮气保护下60oC加热5h预制，硒氢化钠浓度0.2mol/L）按照50mmol:0.1mmol:10mL的比例混合，室温搅拌24小时后过滤水洗。将该催化剂材料加入到0.01mol/L的β-胡萝卜素的1,4-二氧六环溶液中（每100mL溶液加20毫克催化剂），80oC下通入氧气（0.88mL/s），6小时后颜色褪去。ICP分析该催化剂中硒含量极低，仅为0.21%（质量含量）。实施例2其他条件同实施例1,检验不同氟化铵类助剂所产生的材料的性能，实验结果见表1。表1不同氟化铵类助剂产生的材料的性能编号氟化铵类助剂颜色褪去时间（小时）1三甲基异丙氧甲基氟化铵（实施例1）62三甲基甲氧甲基氟化铵193四甲基氟化铵364四乙基氟化铵325四正丁基氟化铵31由上述结果可知，反应所使用的助剂优选三甲基异丙氧甲基氟化铵（实施例1），以其为原料合成的催化剂活性最高，褪色最快（编号1）。实施例3其他条件同实施例1，检验不同二氧化锆与硒氢化钠的乙醇溶液（0.2mol/L）的比例的效果，实验结果如表2所示。表2不同二氧化锆与硒氢化钠的乙醇溶液（0.2mol/L）的比例的效果检验编号二氧化锆与硒氢化钠的乙醇溶液（0.2mol/L）的比例（mmol/10mL）褪色时间（小时）1302324015350（实施例1）64601257022由上述结果可知，二氧化锆与硒氢化钠的乙醇溶液（0.2mol/L）的比例优选50mmol/10mL（实施例1）。实施例4其他条件同实施例1，检验不同三甲基异丙氧甲基氟化铵与0.2mol/L硒氢化钠乙醇溶液的投料比例，实验结果如表3所示。表3不同三甲基异丙氧甲基氟化铵与硒氢化钠的乙醇溶液（0.2mol/L）的比例的效果检验编号三甲基异丙氧甲基氟化铵与硒氢化钠的乙醇溶液（0.2mol/L）的比例（mmol/10mL）褪色时间（小时）10.052320.071430.09840.1（实施例1）650.121460.141770.1518由上述结果可知，三甲基异丙氧甲基氟化铵与硒氢化钠的乙醇溶液（0.2mol/L）的比例优选0.1mmol/10mL（实施例1）。实施例5其他条件同实施例1，检验不同搅拌时间制备的材料性能，实验结果如表4所示。表4不同搅拌时间效果的检验编号搅拌时间（小时）褪色时间（小时）11227216173208424（实施例1）65287632973617由上述结果可知，搅拌时间24小时制备的催化剂效果最好（实施例1）。以上所述，仅是本专利技术的较佳实施例，并非对本专利技术作任何形式上的限制，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本专利技术技术方案范围内，依据本专利技术的技术实质，对以上实施例所作的任何简单的修改、等同替换与改进等，均仍属于本专利技术技术方案的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种硒掺杂氧化锆催化剂的合成方法，其特征在于：将二氧化锆、氟化铵类助剂、硒氢化钠的乙醇溶液按照30～70 mmol: 0.05～0.15 mmol:10 mL 的比例混合，室温搅拌12～36小时后过滤水洗，其中，硒氢化钠的乙醇溶液中硒氢化钠浓度为0.2mol/L。

【技术特征摘要】
1.一种硒掺杂氧化锆催化剂的合成方法，其特征在于：将二氧化锆、氟化铵类助剂、硒氢化钠的乙醇溶液按照30～70mmol:0.05～0.15mmol:10mL的比例混合，室温搅拌12～36小时后过滤水洗，其中，硒氢化钠的乙醇溶液中硒氢化钠浓度为0.2mol/L。2.如权利要求1所述的合成方法，其特征在于：氟化铵类助剂选自三甲基异丙氧甲基氟化铵、三甲基甲氧甲基氟化铵、四甲基氟化铵、四乙基氟...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑英豪，刘闯，俞磊，吴爱琼，曹洪恩，张旭，
申请(专利权)人：扬州大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32