一种高活性催化剂氧化铁红的制备方法及其应用技术

本发明专利技术涉及一种高活性催化剂氧化铁红的制备方法，本发明专利技术采用在晶种制作过程中加入酒石酸钠晶型控制剂来减小晶种的粒径，且减小晶种间的团聚；在氧化时添加改性助剂，通过大分子链长且空间位阻效大，可以有效阻碍粒子间团聚，限制颗粒的生长。还利用超临二氧化碳干燥防止颗粒团聚，保证颗粒的细度。

Preparation and Application of a High Active Catalyst Iron Oxide Red

【技术实现步骤摘要】
一种高活性催化剂氧化铁红的制备方法及其应用
本专利技术涉及低团聚、高比表面积氧化铁红催化剂，具体涉及控制反应加入晶型控制剂、改性助剂、采用超临界二氧化碳干燥制备催化剂氧化铁红。
技术介绍
氧化铁红又称铁氧红、铁丹、锈红，有天然的和人造的两种。天然的称西红，是基本上纯粹的氧化铁，为红色粉末。由于生产方法和操作条件的不同，它们的晶体结构和物理性状都有很大的差别，色泽变动于橙光到蓝光至紫光之间。遮盖力和着色力都很大。密度5-5.25。有优越的耐光、耐高温性能，并耐大气影响、耐污浊气体、耐一切碱类。只有在浓酸中加热的情况下才会逐渐溶解。在建材工业中主要用于彩色水泥、彩色水泥地砖、彩色水泥瓦、仿琉璃瓦、混凝土地砖、彩色灰浆、彩色沥青、水磨石、马赛克花砖、人造大理石及墙面粉刷等；用于各种涂料着色和保护物质，包括水性内外墙涂料、粉末涂料等；也可适用于油性漆包括环氧、醇酸、氨基等各种底漆和面漆；也可用于玩具漆、装饰漆、家具漆、电泳漆和磁漆。铁红底漆具有防锈功能，可以代替高价的红丹漆，节约有色金属。在催化剂应用领域，特别是石化和能源工业方面，主要应用贵重金属铂当作一种促进氧化还原反应的催化剂。在能源工业方面，发展燃料电池以供商业用途受到广泛重视，因为燃料电池具有高效能及低排放量等优点，且排放出的只有无害的二氧化碳、水和空气，被视为一种干净能源的代表，其中，以铂或铂/碳黑为主的催化剂被大量应用于燃料电池上，用以催化燃料电池中的氧化还原反应。然而，短期来说，包含少量铂或铂/碳黑的催化剂是可行的，但是长期应用上，非贵重金属势必将成为一种降低成本的取代品。如果能以非贵重金属催化剂取代贵重金属催化剂例如铂催化剂或铂/载体催化剂，将能够大为提升催化剂的应用。而氧化铁合成稳定，资源充足、价格相对低廉，但对氧化铁的比表面积和粒子尺寸及分布具有比较高的要求，普通氧化铁的比表面积较低，相对活性较差，且粒度分布不均匀，在催化剂领域中效果较差，而本工艺得到氧化铁粒子的指标适用于氧化铁催化剂材料。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种高活性催化剂氧化铁红的制备方法，该方法采用在晶种制作过程中加入酒石酸钠晶型控制剂来减小晶种的粒径，且减小晶种间的团聚；在氧化时添加改性助剂，通过大分子链长且空间位阻效大，可以有效阻碍粒子间团聚，限制颗粒的生长。还利用超临二氧化碳干燥防止颗粒团聚，保证颗粒的细度。为了实现上述专利技术目的，采用如下技术方案：一种高活性催化剂氧化铁红的制备方法，该方法包括如下步骤：1)晶种制作：A：先在高压桶内加入质量比例为1∶10～20铁皮与水，加热至温度为70℃～85℃停止加热，向反应釜内加入30～50％的稀硝酸进行反应，所述稀硝酸占物料总质量的5～15％；B：向步骤A反应液中加入晶型控制剂酒石酸钠，继续反应，所述高压桶上压力表显示反应压力在0.3Mpa～0.45Mpa时，开始排气并维持反应压力一段时间后打开放气阀，降压到0.2Mpa时维持一定时间后输送至储备桶，直到无压为止，即反应结束；C：反应结束后得到产品前驱体晶种；2)加入改性助剂的氧化：A：先将水、硝酸亚铁和晶种投入加满铁皮的氧化桶内，控制硝酸亚铁的投料含量在0.45～0.98mol/L之间，加入聚乙二醇和柠檬酸钠的混合物作为改性助剂；B：投料结束后，通入空气和蒸汽，发胶前空气适量均匀，温度逐步上升；C：当反应到硝酸亚铁浓度在0.09～0.l8mol/L时，加入适量的硫酸亚铁，控制亚铁含量在0.36～0.8mol/L，使反应温度保持在83℃～95℃，使其继续氧化反应；D：接近终点时维持亚铁含量在0.19mol/L以下，氧化过程色相由黄红至紫相，根据需要在适合的色光停止氧化，达到所需要的色光时，关闭蒸汽阀，准备出料；3)后道处理：A：反应达到规定时间之后，打开反应桶阀门，放出料液，对料液进行抽滤、漂洗：B：采用超临界二氧化碳干燥。在本专利技术一些优选实施方式中，所述采用超临界二氧化碳干燥的具体步骤如下：a：先在干燥釜中通入二氧化碳排出釜中原有空气；b：对干燥釜进行升温升压，压力在7～10Mpa，温度为25～35℃；c：保持此状态持续时间为0.5～1h；d：缓慢放出流体至常压即干燥完成。在本专利技术一些优选实施方式中，聚乙二醇和柠檬酸钠混合物与液料质量比为1:50～1:200。在本专利技术一些优选实施方式中，晶型控制剂酒石酸钠加入量为料液总质量的1％。在本专利技术一些优选实施方式中，聚乙二醇和柠檬酸钠的质量比为1:1～6；更优选地，聚乙二醇和柠檬酸钠的质量比为1:3。根据以上方法，本专利技术获得了一种高活性催化剂氧化铁红，其表面积大，能够应用于催化剂领域。本专利技术采用在晶种制作过程中加入酒石酸钠晶型控制剂来减小晶种的粒径，且减小晶种间的团聚；在氧化时添加改性助剂，通过大分子链长且空间位阻效大，可以有效阻碍粒子间团聚，限制颗粒的生长。还利用超临二氧化碳干燥防止颗粒团聚，保证颗粒的细度。具体实施方式实施例1一种高活性催化剂氧化铁红的制备方法，包括如下步骤：1)晶种制作：A：先在高压桶内加入1100kg铁皮和15m3的水，开启蒸汽将水加热至规定温度，温度控制在80℃，达到规定温度后关闭蒸汽阀门，盖上反应桶的盖子，再一次性加入1.5m3浓度为40％的稀硝酸。B：硝酸注加完毕后，加入酒石酸钠晶型控制剂(加入量为料液总质量的1％)让其继续反应，当高压桶上压力表显示反应压力在0.35Mpa时，开始排气并维持反应压力一段时间后打开放气阀，降压到0.2Mpa时维持一定时间后输送至储备桶，直到无压为止，即反应结束。C：反应结束后，制得的晶种应为黄相桔红色的悬浮液，应在8小时内不沉淀。2)制备1.79mol/L的硝酸亚铁和7.14mol/L硫酸亚铁以备氧化过程使用。3)加入改性助剂的氧化：A：先将一定量的水、硝酸亚铁和晶种投入加满铁皮的氧化桶内，控制硝酸亚铁的投料含量在0.63mol/L，加入聚乙二醇和柠檬酸钠的混合物(聚乙二醇和柠檬酸钠质量比为1：3，所用剂量和液料质量比为1:50)作为改性助剂，B：投料结束后，通入空气和蒸汽，发胶前空气适量均匀，温度逐步上升；C：当反应到硝酸亚铁浓度在0.14mol/L时，转入硫酸亚铁反应，加入适量的硫酸亚铁，控制亚铁含量在0.63mol/L，使反应温度保持在88℃，使其继续氧化反应。D：接近终点时维持亚铁含量在0.19mol/L以下，氧化过程色相由黄红至紫相，可根据需要在适合的色光停止氧化，达到所需要的色光时，关闭蒸汽阀，准备出料。4)后道处理：A：反应达到规定时间(本领域技术人员可根据氧化铁红颜料颜色的要求变化反应时间)之后，打开反应桶阀门，放出料液，对料液进行抽滤、漂洗；B：采用超临界二氧化碳干燥；a.先在干燥釜中通入二氧化碳排出釜中原有空气；b.对干燥釜进行升温升压，压力在7.5Mpa，温度为30℃；c.保持此状态持续时间为0.5h；d.缓慢放出流体至常压即干燥完成得到样品A。实施例2一种高活性催化剂氧化铁红的制备方法，包括如下步骤：1)晶种制作：A：先在高压桶内加入1100kg铁皮和15m3的水，开启蒸汽将水加热至规定温度，温度控制在80℃，达到规定温度后关闭蒸汽阀门，盖上反应桶的盖子，再一次性加入1.5m3浓度为40％的稀硝酸；B：硝酸注加完毕后，加入酒石酸钠晶型控制本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高活性催化剂氧化铁红的制备方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：1)晶种制作：A：先在高压桶内加入质量比例为1：10～20铁皮与水，加热至温度为70℃～85℃停止加热，向反应釜内加入30～50％的稀硝酸进行反应，所述稀硝酸占物料总质量的5～15％；B：向步骤A反应液中加入晶型控制剂酒石酸钠，继续反应，所述高压桶上压力表显示反应压力在0.3Mpa～0.45Mpa时，开始排气并维持反应压力一段时间后打开放气阀，降压到0.2Mpa时维持一定时间后输送至储备桶，直到无压为止，即反应结束；C：反应结束后得到产品前驱体晶种；2)加入改性助剂的氧化：A：先将水、硝酸亚铁和晶种投入加满铁皮的氧化桶内，控制硝酸亚铁的投料含量在0.45～0.98mol/L之间，加入聚乙二醇和柠檬酸钠的混合物作为改性助剂；B：投料结束后，通入空气和蒸汽，发胶前空气适量均匀，温度逐步上升；C：当反应到硝酸亚铁浓度在0.09～0.l8mol/L时，加入适量的硫酸亚铁，控制亚铁含量在0.36～0.8mol/L，使反应温度保持在83℃～95℃，使其继续氧化反应；D：接近终点时维持亚铁含量在0.19mol/L以下，氧化过程色相由黄红至紫相，根据需要在适合的色光停止氧化，达到所需要的色光时，关闭蒸汽阀，准备出料；3)后道处理：A：反应达到规定时间之后，打开反应桶阀门，放出料液，对料液进行抽滤、漂洗：B：采用超临界二氧化碳干燥。...

【技术特征摘要】
1.一种高活性催化剂氧化铁红的制备方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：1)晶种制作：A：先在高压桶内加入质量比例为1：10～20铁皮与水，加热至温度为70℃～85℃停止加热，向反应釜内加入30～50％的稀硝酸进行反应，所述稀硝酸占物料总质量的5～15％；B：向步骤A反应液中加入晶型控制剂酒石酸钠，继续反应，所述高压桶上压力表显示反应压力在0.3Mpa～0.45Mpa时，开始排气并维持反应压力一段时间后打开放气阀，降压到0.2Mpa时维持一定时间后输送至储备桶，直到无压为止，即反应结束；C：反应结束后得到产品前驱体晶种；2)加入改性助剂的氧化：A：先将水、硝酸亚铁和晶种投入加满铁皮的氧化桶内，控制硝酸亚铁的投料含量在0.45～0.98mol/L之间，加入聚乙二醇和柠檬酸钠的混合物作为改性助剂；B：投料结束后，通入空气和蒸汽，发胶前空气适量均匀，温度逐步上升；C：当反应到硝酸亚铁浓度在0.09～0.l8mol/L时，加入适量的硫酸亚铁，控制亚铁含量在0.36～0.8mol/L，使反应温度保持在83℃～95℃，使其继续氧化反应；D：接近终点时维持亚铁含量在0.19mol/L以下，氧化过程色相由黄红至紫相，根据需要在适合的色光停...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈辉，李金花，钱晓晖，倪钟伟，
申请(专利权)人：浙江华源颜料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33