一种Mo改性Ni-CeO2催化剂的制备方法及应用技术

本发明专利技术公开了一种Mo改性Ni‑CeO2催化剂的制备方法及应用，制备包括以下步骤：在室温常压下，用镍源前驱物和钕源前驱物配置成溶液A，用Mo源前驱物配置成溶液M，用还原剂配置成溶液B；溶液A和溶液M混合，将溶液B迅速加入到混合后的圆底烧瓶中，室温下磁力搅拌；将溶液转移至反应釜，设置反应温度为80℃‑160℃，反应4h‑12h；室温下冷却，后离心洗涤干燥；本发明专利技术的一种Mo改性Ni‑CeO2催化剂主要应用于催化降解水合联氨。本发明专利技术的有益之处在于：稀土Ce替代贵金属，价格合理；产品活性高、选择性好；催化剂的活性组分是镍，稀土Ce的掺杂提高催化剂分散度，减少团聚，过渡元素钼对Ni‑CeO2进行改性，催化剂颗粒尺寸变小，更有利于催化降解的进行。

Preparation and Application of Ni-CeO_2 Catalyst Modified by Mo

The invention discloses a preparation method and application of Mo-modified Ni_CeO_2 catalyst, which comprises the following steps: at room temperature and atmospheric pressure, solution A is prepared with nickel source precursor and neodymium source precursor, solution M is prepared with Mo source precursor, solution B is prepared with reductant; solution A and solution M are mixed, solution B is quickly added to the mixed round bottom flask, and magnetic stirring is carried out at room temperature. The solution is transferred to the reactor, and the reaction temperature is set at 80 160 C for 4 12 h. The solution is cooled at room temperature and then centrifugally washed and dried. The Mo modified Ni_CeO 2 catalyst of the invention is mainly used for catalytic degradation of hydrazine hydrate. The advantages of the present invention lie in that rare earth Ce replaces precious metals with reasonable price, high activity and good selectivity of the product, the active component of the catalyst is nickel, the doping of rare earth Ce improves the dispersion of the catalyst, reduces agglomeration, and the transition element molybdenum modifies Ni_CeO 2, and the particle size of the catalyst decreases, which is more conducive to catalytic degradation.

【技术实现步骤摘要】
一种Mo改性Ni-CeO2催化剂的制备方法及应用
本方法涉及一种催化剂的制备方法及应用，具体涉及一种Mo改性Ni-CeO2催化剂的制备方法和应用，属于环境催化领域。
技术介绍
水合肼(N2H4·H2O)，也称作水合联氨，是锅炉、电镀废水和火箭燃料废物中常见的一种有机物，处理不当会产生致癌毒性物亚硝胺，对环境以及人类的健康构成很大威胁。目前处理联氨类废水较热门的途径为金属作为催化剂来催化降解得到空气的主要成分氮气和不需要二次处理的清洁能源氢气。制备催化降解水合肼的催化剂方法有很多，如化学还原法、共还原法和浸渍法等，如在较温和条件下选择性催化降解水合肼的Ir/γ-Al2O3、Ni-M(M＝Rh，Ir，Pt，Pd)等催化剂。Xu等人研究发现，与相应的单金属催化剂相比，双金属间具有较强协同作用，改变催化剂表面的键合模式，稳定了反应中间体，显著提高了催化剂活性和氢气选择性。此外，Ni-Pt和Ni-Pd等双金属键簇的形成对于Ni的分散度及催化剂抗积碳性具有明显的改善。然而，目前很多报道出来的催化剂都是应用贵金属掺杂或者贵金属来作为载体进行负载，高成本和资源的稀缺限制了催化剂的在实际商业工业中的应用。
技术实现思路
为解决现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种制备方法简单、价格合理、稳定性好、高活性且高氢气选择性的Mo改性Ni-CeO2催化剂，以及该Mo改性Ni-CeO2催化剂的制备方法和应用。为实现上述目标，本专利技术采用如下的技术方案：一种Mo改性Ni-CeO2催化剂的制备方法，其特征在于所述催化剂由镍、铈、钼组成，其结构式为NixMoz(CeO2)y，其中x＝5-10，y＝0-5，z＝0.1-5。包括以下步骤：(1)取不同比例的镍源前驱物、铈源前驱物和钼源前驱物于圆底烧瓶中，室温下混合均匀。(2)向圆底烧瓶中加入一定量的硼氢化钠，还原3-5min。(3)还原后的溶液转移入反应釜，升高反应温度至80℃-160℃，反应时间4h-12h。前述的一种Mo改性Ni-CeO2催化剂的制备方法，其特征在于，所述降解水合联氨的催化剂制备方法为：(1)在室温常压下，用镍源前驱物和钕源前驱物配置成溶液A；用Mo源前驱物配置成M；用还原剂配置成溶液B；所述镍源前驱液、铈源前驱物和钼源前驱物的物质的量之比为5-10∶0-5∶0.1-5；(2)将溶液A与溶液M充分混合，将溶液B加入到混合后的溶液中，在室温常压的条件下，磁力搅拌5-10分钟。(3)溶液转移至反应釜中，升高反应釜的温度至80℃-160℃，反应时间4h-12h。(4)反应釜自然冷却，离心、洗涤，干燥得催化剂样品。前述的一种Mo改性Ni-CeO2催化剂的制备方法，其特征在于所用镍源前驱物为六水合氯化镍、六水合硝酸镍或七水合硫酸镍；所述钕源前驱物为六水合硝酸钕、八水合硫酸钕或七水氯化钕；所述钼源前驱物为钼酸铵和钼酸钠。前述的一种Mo改性Ni-CeO2催化剂的制备方法，其特征在于所述镍源前驱物：铈源前驱物：钼源前驱物的物质的量的比为5-10∶0-5∶0.1-5。前述的一种Mo改性Ni-CeO2催化剂的物质的量的比，其特征在于，镍源前驱物：钕源前驱物的最佳比例为9∶1∶2.5。前述的一种Mo改性Ni-CeO2催化剂的制备方法，其特征在于所用还原剂为硼氢化钠或硼氢化钾。前述的一种Mo改性Ni-CeO2催化剂的制备方法，其特征在于，反应釜的温度控制在80℃-160℃。前述的一种Mo改性Ni-CeO2催化剂的制备方法，其特征在于，溶液在反应釜内的反应时间控制在4h-12h。一种Mo改性Ni-CeO2催化剂，其特征在于，由前述的方法制备而来。一种Mo改性Ni-CeO2催化剂在降解水合联氨上的应用。前述的一种Mo改性Ni-CeO2催化剂在降解水合联氨上的应用，其特征在于，所述催化剂在催化降解水合联氨时提前向溶液中加入过量NaOH溶液，温度控制在30℃-80℃。本专利技术的有益之处在于：铈是一种稀土元素，相较于贵金属来说价格低廉，相比于其他非贵金属，铈的活性和氢气选择性要明显优于其他元素，它能很好的的提高催化剂的分散程度，减少催化剂颗粒的团聚，使得更多的镍活性位点暴露在外面。钼作为过渡元素，其特殊的电子结构使得它能对Ni-CeO2进行改性，减小纳米颗粒的尺寸，增强催化剂的活性。同时，有效的控制反应温度、反应时间可以定向控制其晶化过程，形成特定几何结构的金属纳米颗粒，对水合联氨的降解有很好的催化作用。具体实施方式以下结合具体的实施案例对本专利技术作具体的介绍。一种Mo改性Ni-CeO2催化剂的制备方法，其特征在于所述催化剂由镍、铈、钼组成，其结构式为NixMoz(CeO2)y，其中x＝5-10，y＝0-5，z＝0.1-5。包括以下步骤：(1)取不同比例的镍源前驱物、铈源前驱物和钼源前驱物于圆底烧瓶中，室温下混合均匀。(2)向圆底烧瓶中加入一定量的硼氢化钠，还原3-5min。(3)还原后的溶液转移入反应釜，升高反应温度至80℃-160℃，反应时间4h-12h。(4)反应釜自然冷却，离心、洗涤，干燥得催化剂样品。所述镍源前驱物为六水合氯化镍、六水合硝酸镍或七水合硫酸镍；所述铈源前驱物为七水合氯化铈和四水硫酸铈；所述钼源前驱物为钼酸铵和钼酸钠；所述镍源前驱物：铈源前驱物：钼源前驱物的物质的量的比为5-10∶0-5∶0.1-5；所述还原剂为硼氢化钠或硼氢化钾；所述室温为15℃-35℃；所述溶解镍源前驱物、铈源前驱物、钼源前驱物和还原剂的溶剂是水。一种使用本专利技术所述Mo改性Ni-CeO2催化剂NixMoz(CeO2)y降解水合联氨，包括以下步骤：(1)取一定量制备好的催化剂，放入置于恒温水浴锅上的圆底烧瓶中，向其中加入过量的NaOH溶液。(2)然后向圆底烧瓶中加入水合联氨溶液，在30℃-80℃反应0.1h-2h，读取直型量气管液面下降的高度。利用所述的专利技术方法可以制得一系列性能和规格的产品。下面介绍本专利技术的具体实施例，但本专利技术不受具体实施例的限制：实施例1：NixMoz(CeO2)y纳米颗粒的制备：用移液枪分别量取一定体积的氯化镍溶液、氯化铈溶液至100ml圆底烧瓶中，混合均匀，再加入一定量的钼酸钠溶液进行混合，将圆底烧瓶置于磁力搅拌器上；在磁力搅拌的条件下，向圆底烧瓶中迅速加入0.03g/ml的硼氢化钠溶液，观察到大量黑色沉淀以及气泡产生(硼氢化钠溶液现用现配)；待气泡完全消失，将圆底烧瓶中的溶液转移至反应釜中，反应釜的温度升至120℃，设置反应时间分别为8h，反应完成后自然冷却至室温，转移至离心管中，经离心并超声清洗3-4次，冷冻干燥24h后得到NixMoz(CeO2)y纳米颗粒，备用。通过改变前驱液混合溶液中Ni、Ce和Mo的量，可以得到不同掺杂比例的NixMoz(CeO2)y纳米颗粒。以镍铈摩尔比9∶1为例，通过添加不同质量的Mo源前驱物，制备得到的催化剂分别编号为1-5，如表1。表1实施例2：如实施例1所述，所不同的是将催化剂各前驱物的物质的量固定为Ni∶Ce∶Mo＝9∶1∶2.5，设置合成的水热温度分别为80℃、100℃、120℃、140℃、160℃，其余操作与实施例1相同。实施例3：如实施例1所述，所不同的是将催化剂各前驱物的物质的量固定为Ni∶Ce∶Mo＝9∶1∶2.5，设置合成的反应时间本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种Mo改性Ni‑CeO2催化剂的制备方法，其特征在于：(1)Ni‑CeO2催化剂的制备：取不同比例的镍钕前驱物于圆底烧瓶中，室温下混合均匀；向圆底烧瓶中加入一定量的硼氢化钠，还原3‑5min；还原后的溶液转移入反应釜，升高反应温度至80℃‑160℃，反应时间4h‑12h；自然冷却，洗涤、干燥，得催化剂样品。(2)Mo改性的Ni‑CeO2催化剂的制备：取一定量的Mo源前驱物配置成溶液M，不同镍铈比例的混合溶液配置成溶液A，加入硼氢化钠还原剂，还原后的溶液转移至反应釜中，特定温度恒温反应，自然冷却，洗涤，干燥，得Mo改性的Ni‑CeO2催化剂。

【技术特征摘要】
1.一种Mo改性Ni-CeO2催化剂的制备方法，其特征在于：(1)Ni-CeO2催化剂的制备：取不同比例的镍钕前驱物于圆底烧瓶中，室温下混合均匀；向圆底烧瓶中加入一定量的硼氢化钠，还原3-5min；还原后的溶液转移入反应釜，升高反应温度至80℃-160℃，反应时间4h-12h；自然冷却，洗涤、干燥，得催化剂样品。(2)Mo改性的Ni-CeO2催化剂的制备：取一定量的Mo源前驱物配置成溶液M，不同镍铈比例的混合溶液配置成溶液A，加入硼氢化钠还原剂，还原后的溶液转移至反应釜中，特定温度恒温反应，自然冷却，洗涤，干燥，得Mo改性的Ni-CeO2催化剂。2.根据权利要求1所述的一种Mo改性Ni-CeO2催化剂的制备方法，其特征在于，所述降解水合联氨的催化剂制备方法为：(1)在室温常压下，用镍源前驱物和铈源前驱物配置成溶液A；用Mo源前驱物配置成溶液M；用还原剂配置成溶液B；镍源前驱物、铈源前驱物、钼源前驱物的摩尔比为5-10∶0-5∶0.1-5；(2)溶液A与溶液M充分混合，将溶液B迅速加入到混合溶液中，在室温常压的条件下，磁力搅拌5-10分钟；(3)溶液转移至反应釜中，升高反应温度至80℃-160℃，反应时间4h-12h；(4)反应釜自然冷却，离心、洗涤，干燥得催化剂样品。3.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘莹，沈东放，张欢，
申请(专利权)人：天津工业大学，
类型：发明
国别省市：天津,12