一种用于复合三维电场催化湿式氧化工艺的催化剂及其制备方法技术

一种于复合三维电场催化湿式氧化工艺的催化剂，其特征在于该催化剂以γ－Ａｌ↓［２］Ｏ↓［３］为载体，Ｍｎ金属氧化物、Ｓｎ金属氧化物为主要活性组分、Ｓｂ氧化物为助剂。按质量百分比计算，Ｍｎ金属氧化物占６５ｗｔ％～６７ｗｔ％，Ｓｎ金属氧化物占３２ｗｔ％～３４ｗｔ％，Ｓｂ氧化物占０．５ｗｔ％～１ｗｔ％。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于水处理技术和环境功能材料领域，具体涉及一种用于复合三维电场催化湿 式氧化工艺的催化剂及其制备方法。技术背景为了实现水体中有机物的有效降解，基于产生羟基自由基的高级氧化技术应运而生， 其中催化湿式氧化和电催化氧化技术是目前研究的热点。催化湿式氧化工艺虽然在一定程 度上缓和了湿式氧化高温高压的苛刻反应条件，但是要想获得理想的处理效果，其所需的 反应温度仍然较高。作为一个以电子为催化剂的、较为清洁的催化氧化技术，电催化氧化 工艺由于受其常温常压运行条件的限制，其处理效率往往不是很高。复合三维电场催化湿 式氧化工艺的关键技术之一即为研制出既适合电催化氧化的三维粒子电极材料，该粒子电 极在高梯度电场的作用下，感应成为复极性粒子，每一个粒子电极相当于一个微电解池， 有效增大了电极表面积，提高了电流效率。同时该粒子电极又可以作为催化湿式氧化的催 化剂，从而达到复合三维电场对催化湿式氧化的协同增效。电催化氧化中的三维粒子电极材料需满足粒子的电阻要远小于溶液电阻，以利于形 成高梯度电场，便于粒子极化；粒子之间彼此绝缘。同时该电极材料应具有良好的导电性、 耐腐蚀性及对电极反应有良好的电催化性能。催化湿式氧化中的催化剂应满足催化剂应 具有较好的活性、化学稳定性和机械稳定性。上述特征也正是复合三维电场的催化湿式氧 化工艺中催化剂应满足的要求。参照催化湿式氧化和电催化氧化技术中活性组分，选择第四周期过渡金属Mn、 Fe、 Co、 Ni、 Cu、 Zn和稀土金属Ce以及在电催化氧化中最常用的Sn的金属氧化物作为活性 组分，分别以13X分子筛和Y-Al203为载体，考察了单组分氧化物催化剂在电场条件下的 稳定性和催化活性。实验结果表明，13X分子筛虽具有较高的电催化性能，但以分子筛为 载体时催化剂的活性组分溶出普遍比较严重，且在焙烧过程中易出现龟裂现象，因此选用 "Al203为本体系的催化剂载体。Sn/Y-Al203粒子电极对苯酚降解具有较高的催化活性且所 需槽电压较低，Mn/Y-Al203粒子电极则显示出较高的矿化能力。为了充分发挥Sn氧化物可降低槽电压和Mn氧化物可提高苯酚矿化程度的优点，在提 高TOC去除率的基础上进一步降低电解电流，最终选择Mn、 Sn金属氧化物为活性组分， 以Sb氧化物为助剂，使Sn02晶格膨胀造成缺陷并发生能级分裂，增大表面能及吸附和催 化的中心的活性，制备出复合氧化物粒子电极催化剂。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种降低催化湿式氧化反应的温度和压力，提高总的有机物氧 化反应速度的用于复合三维电场催化湿式氧化工艺的催化剂及其制备方法。本专利技术提出的用于复合三维电场催化湿式氧化工艺的催化剂，该催化剂以，八1203为载体，Mn金属氧化物、Sn金属氧化物为主要活性组分、Sb氧化物为助剂。按质量百分比 计算，Mn金属氧化物占65wt%~67wt%， Sn金属氧化物占32wt% 34wt%， Sb氧化物占 0.5wt%~lwt%。本专利技术提出的用于复合三维电场催化湿式氧化工艺中催化剂的制备方法，具体步骤如下(1) 将新鲜的Y-A1203载体用蒸馏水浸泡12-14 h并不时搅动，解析吸附在载体上的 杂质，反复冲洗至使上清液清澈，所得洗净后的载体于100 110。C温度下干燥10~12h，烘 干后的载体保存备用；(2) 将步骤(1)得到的载体浸渍于由摩尔浓度为0.5~0.6mol/L的Mn(N03)2、摩尔 浓度为0.28~0.29mol/L的SnCl4、摩尔浓度为4.37~4.38mmol/L的SbCl3、摩尔浓度为 0.4~0.6mol/L的HCl和C2H5OH组成的溶胶中，以140~160r/min的恒定转速在摇床中动态 浸渍3~5 h。其中Mn(N03)2、 SnCLj、 SbCl3、 HCl和C2H5OH体积比为1: (0.8~1.2):(0.8~1.2): (0.8~1.2): (0.8~1.2);(3) 将步骤(2)得到的载体于80 9(TC的温度下干燥l 3h，使其表面的水分完全蒸 发，然后在空气气氛、300 60(TC的马弗炉中焙烧2 6 h，重复上述步骤2 3次，洗涤、 烘干，得到Mn-Sn-Sb/ Y 41203催化剂。或者用于复合三维电场催化湿式氧化工艺中催化剂的制备方法可通过下述方法得到，具体步骤如下(1) 将新鲜的？Al203载体用蒸馏水浸泡12-14 h并不时搅动，解析吸附在载体上的 杂质，反复冲洗至使上清液清澈，所得洗净后的载体于100 11(TC温度下干燥10~12h，烘 干后的载体保存备用；(2) 将步骤(1)得到的载体首先浸渍于由摩尔浓度为0.28~0.29mol/L的SnCl4、摩 尔浓度为4.37~4.38mmol/L的SbCl3、摩尔浓度为0.3~0.4mol/L的HCl和C2H5OH组成的 溶胶中，以140-160 r/min的恒定转速在摇床中动态浸渍3~5 h，其中SnCl4、 SbCl3、 HCl 和C2H5OH体积比为1: (0.8~1.2): (0.8~1.2): (0.8~1.2)。浸渍后的载体于80 90。C的温 度下干燥l 3h，使载体表面的水分完全蒸发，然后在空气气氛、300 600'C的马弗炉中焙 烧2~6h;(3) 将步骤(2)处理后的载体浸渍于摩尔浓度为0.5 0.6mol/L的Mn(NO3)2溶液中， 在摇床中以140~160r/min的恒定转速动态浸渍3~5h，浸渍后的载体于100 105'C的温度下 干燥l 3h，使载体表面的水分完全蒸发；(4) 将步骤(3)处理后的载体再在空气气氛、300 600。C的马弗炉中焙烧2~6h，洗 涤、烘干，得到Mn-Sn-Sb/Y-Al203催化剂。或者用于复合三维电场催化湿式氧化工艺中催化剂的制备方法可通过下述方法得到，具体步骤如下(1) 将新鲜的Y-Al203载体用蒸馏水浸泡12 14h并不时搅动，解析吸附在载体上的 杂质，反复冲洗至使上清液清澈，所得洗净后的载体置于100 11(TC温度下干燥10 12h， 烘干后的载体保存备用；(2) 将步骤(1)得到的载体首先浸渍于摩尔浓度为0.5 0.6mol/L的Mn(N03)2溶液 中，在摇床中以140 160r/min的恒定转速动态浸渍3~5h，浸渍后的载体在100 105。C温度 下干燥l 3h，使载体表面的水分完全蒸发，然后在空气气氛、300 60(TC的马弗炉中焙烧 2~6h;(3) 将步骤(2)处理后的载体浸渍于由摩尔浓度为0.28~0.29mol/L的SnCl4、摩尔 浓度为4.37 4.38mmol/L的SbCl3、摩尔浓度为0.3~0.4mol/L的HCl和C2H5OH组成的溶 胶中，以140~160r/min的恒定转速在摇床中动态浸渍3~5h，其中SnCl4、 SbCl3、 HCl禾口 C2HsOH体积比为l: (0.8~1.2): (0.8~1.2): (0.8~1.2);(4) 将步骤(3)处理后的载体于80 卯'C温度下干燥l 3h，使载体表面的水分完全 蒸发。然后在空气气氛、300 900。C的马弗炉中焙烧2~6h，洗涤、烘干，得到 Mn-Sn-Sb/Y-Al20:,催化剂。本专利技术中，在固定床与复合三维电场一本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种于复合三维电场催化湿式氧化工艺的催化剂，其特征在于该催化剂以γ－Ａｌ↓［２］Ｏ↓［３］为载体，Ｍｎ金属氧化物、Ｓｎ金属氧化物为主要活性组分、Ｓｂ氧化物为助剂。按质量百分比计算，Ｍｎ金属氧化物占６５ｗｔ％～６７ｗｔ％，Ｓｎ金属氧化物占３２ｗｔ％～３４ｗｔ％，Ｓｂ氧化物占０．５ｗｔ％～１ｗｔ％。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李光明，张芳，陈文召，胡惠康，王华，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：31