Ni制造技术

本发明专利技术公开了一种Ni

【技术实现步骤摘要】
Ni2+-Fe3+-TiO2-LDHs的制备及其光催化氧化脱硫的应用
本专利技术属于光催化剂的制备
，具体涉及一种Ni2+-Fe3+-TiO2-LDHs光催化剂的制备方法，以及该方法制备的Ni2+-Fe3+-TiO2-LDHs光催化剂在光催化氧化脱硫中的应用。
技术介绍
目前，石油炼制行业脱硫技术大体上可分为两类：加氢脱硫和非加氢脱硫。工业上通常采用加氢脱硫技术来脱硫，经过长期研究，该技术已经趋于成熟，可以有效地脱除燃油中的大部分硫化物，但对于一些噻吩类硫化物来说，采用加氢脱硫方法就很难达到目标。加氢脱硫方法还存在投资费用大、操作条件复杂等缺点。而目前一些非加氢脱硫技术能有效克服加氢脱硫的一些缺点，特别是氧化脱硫技术，反应条件温和、脱硫效率高且不耗费大量氢气，能在催化剂的作用下将油中的二苯并噻吩及其衍生物等芳烃化合物氧化为极性更高的砜或亚砜，再结合萃取、吸附、蒸馏等方法将这些有机硫化物除去，弥补了加氢脱硫的缺憾，被认为是深度加氢脱硫的代替工艺之一。对于氧化脱硫技术我们需要解决的最重要的问题是寻找一种高效、清洁的催化剂。以TiO2为活性组分的负载型催化剂在氧化脱硫反应中虽然具有良好的活性，但TiO2在油相中分散和回收都很困难，限制了其应用。因此，选择合适的载体，一方面能够提高催化剂的比表面积，通过电子效应和空间效应促进催化活性和选择性，同时能简化回收程序。类水滑石(LDHs)因其独特的层状结构、层间阴离子的可交换性和良好的催化性能引起了研究者们的广泛关注，各种无机、有机、杂多酸阴离子、配合物阴离子等均可插入到LDHs层间，从而获得各种不同结构的功能新材料。特别是以LDHs为前体焙烧后得到的复合氧化物，是一种潜在的固体碱催化剂，具有比表面积大、抑制烧结、稳定性好等特点，被用于多种有机反应中。因此，以LDHs负载TiO2作为催化剂对燃油进行氧化脱硫反应具有很高的研究价值。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种TiO2颗粒高度分散在Ni2+-Fe3+-LDHs层板间的负载型催化剂Ni2+-Fe3+-TiO2-LDHs的制备方法，以及Ni2+-Fe3+-TiO2-LDHs光催化氧化脱硫的应用。针对上述目的，本专利技术Ni2+-Fe3+-TiO2-LDHs的制备方法由下述步骤组成：1、Ni2+-Fe3+-CO32--LDHs的制备采用均相沉淀法，将硝酸镍、硝酸铁加入去离子水中，并加入尿素和柠檬酸钠，超声均匀，所得混合溶液加入反应釜中，在密闭条件下140～160℃反应36～60小时，反应结束后冷却至室温，经过滤、洗涤、室温干燥后，得到Ni2+-Fe3+-CO32--LDHs。2、Ni2+-Fe3+-Cl--LDHs的制备将氯化钠溶于去离子水中，并加入浓盐酸除去离子水中的二氧化碳，再加入Ni2+-Fe3+-CO32--LDHs，通入氮气排除二氧化碳后，在密闭条件下室温反应6～10小时后静置，抽滤，阴干，得到Ni2+-Fe3+-Cl--LDHs。3、Ni2+-Fe3+-TiF62--LDHs的制备将氟钛酸钾加入40～60℃的去离子水中，搅拌使氟钛酸钾溶解后，滴加浓盐酸除去离子水中的二氧化碳，再加入Ni2+-Fe3+-Cl--LDHs，通入氮气恒温保持30～60分钟，停止通氮气和加热，在密闭条件下室温反应10～15小时，静置20～40分钟，倒掉上清液，再加入40～60℃的去离子水，通氮气并且于40～60℃恒温搅拌15～30分钟，快速过滤，用无水乙醇进行冲洗，干燥后得到Ni2+-Fe3+-TiF62--LDHs。4、Ni2+-Fe3+-TiO2-LDHs的制备将Ni2+-Fe3+-TiF62--LDHs置于马弗炉中，在300～500℃恒温煅烧3～5小时，得到Ni2+-Fe3+-TiO2-LDHs。上述步骤1中，所述硝酸镍和硝酸铁、尿素、柠檬酸钠的物质的量之比优选为2～4:1:8.5～10:2～3。上述步骤1中，优选控制所得混合液中Ni2+和Fe3+的总浓度为40～60mmol/L。上述步骤1中，进一步优选在密闭条件下150℃反应48小时。上述步骤2中，优选控制去离子水中NaCl的浓度为1～3mol/L、HCl的浓度为3.3～4.0mmol/L、Ni2+-Fe3+-CO32--LDHs的浓度为0.5～2g/L。上述步骤3中，优选将氟钛酸钾加入50℃的去离子水中，搅拌使氟钛酸钾溶解后，滴加浓盐酸除去离子水中的二氧化碳，再加入Ni2+-Fe3+-Cl--LDHs，通入氮气恒温保持40分钟，停止通氮气和加热，在密闭条件下室温反应12小时，静置30分钟，倒掉上清液，再加入50℃的去离子水，通氮气并且于50℃恒温搅拌20分钟。上述步骤3中，进一步优选控制去离子水中氟钛酸钾的浓度为0.8～1.5mol/L、HCl的浓度为3.3～4.0mmol/L、Ni2+-Fe3+-Cl--LDHs的浓度为0.5～2g/L。上述步骤4中，将Ni2+-Fe3+-TiF62--LDHs置于马弗炉中，在400℃恒温煅烧4小时。上述步骤4中，进一步优选煅烧的升温速率为0.5～2℃/min。本专利技术方法制备的Ni2+-Fe3+-TiO2-LDHs可用于光催化氧化脱硫。本专利技术的有益效果如下：本专利技术以硝酸镍、硝酸铁、柠檬酸钠、尿素为原料，采用均相沉淀法制备Ni2+-Fe3+-CO32--LDHs，再以Ni2+-Fe3+-CO32--LDHs为前驱体，分别与NaCl、K2TiF6进行离子交换，成功制备Ni2+-Fe3+-TiF62--LDHs后，再经煅烧使层间TiF62-转化成TiO2，得到TiO2颗粒高度分散在Ni2+-Fe3+-LDHs层板间的负载型催化剂Ni2+-Fe3+-TiO2-LDHs。以本专利技术Ni2+-Fe3+-TiO2-LDHs作为催化剂、H2O2作为氧化剂，对以二苯并噻吩(DBT)溶于正辛烷模拟硫化物进行模型油品光催化氧化脱硫，在反应25min后，二苯并噻吩的转化率能达到98％左右，催化剂经回收重复利用5次后，其脱硫率仍能达到90％以上，保持较高的催化性能，表明Ni2+-Fe3+-TiO2-LDHs是理想的光催化氧化脱硫材料，在日后石油炼制工业中将具有十分广阔的应用前景。附图说明图1是实施例1中不同阴离子插层Ni2+-Fe3+-LDHs的XRD图，其中(a)Ni2+-Fe3+-CO32--LDHs，(b)Ni2+-Fe3+-Cl--LDHs，(c)Ni2+-Fe3+-TiF62--LDHs。图2是实施例1中不同阴离子插层Ni2+-Fe3+-LDHs的FT-IR图，其中(a)Ni2+-Fe3+-CO32--LDHs，(b)Ni2+-Fe3+-Cl--LDHs，(c)纯氟钛酸钾，(d)Ni2+-Fe3+-TiF62--LDHs。图3是实施例1中Ni2+-Fe3+-Cl--LDHs的EDX图。图4是实施例1中Ni2+-Fe3+-Cl--LDHs的EDS图。图5是实施例1中Ni本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种Ni

【技术特征摘要】
1.一种Ni2+-Fe3+-TiO2-LDHs的制备方法，其特征在于所述方法由下述步骤组成：
(1)Ni2+-Fe3+-CO32--LDHs的制备
采用均相沉淀法，将硝酸镍、硝酸铁加入去离子水中，并加入尿素和柠檬酸钠，超声均匀，所得混合溶液加入反应釜中，在密闭条件下140～160℃反应36～60小时，反应结束后冷却至室温，经过滤、洗涤、室温干燥后，得到Ni2+-Fe3+-CO32--LDHs；
(2)Ni2+-Fe3+-Cl--LDHs的制备
将氯化钠溶于去离子水中，并加入浓盐酸除去离子水中的二氧化碳，再加入Ni2+-Fe3+-CO32--LDHs，通入氮气排除二氧化碳后，在密闭条件下室温反应6～10小时后静置，抽滤，阴干，得到Ni2+-Fe3+-Cl--LDHs；
(3)Ni2+-Fe3+-TiF62--LDHs的制备
将氟钛酸钾加入40～60℃的去离子水中，搅拌使氟钛酸钾溶解后，滴加浓盐酸除去离子水中的二氧化碳，再加入Ni2+-Fe3+-Cl--LDHs，通入氮气恒温保持30～60分钟，停止通氮气和加热，在密闭条件下室温反应10～15小时，静置20～40分钟，倒掉上清液，再加入40～60℃的去离子水，通氮气并且于40～60℃恒温搅拌15～30分钟，快速过滤，用无水乙醇进行冲洗，干燥后得到Ni2+-Fe3+-TiF62--LDHs；
(4)Ni2+-Fe3+-TiO2-LDHs的制备
将Ni2+-Fe3+-TiF62--LDHs置于马弗炉中，在300～500℃恒温煅烧3～5小时，得到Ni2+-Fe3+-TiO2-LDHs。


2.根据权利要求1所述的Ni2+-Fe3+-TiO2-LDHs的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，所述硝酸镍和硝酸铁、尿素、柠檬酸钠的物质的量之比为2～4:1:8.5～10:2～3。


3.根据权利要求1所述的Ni2+-Fe3+-TiO2-LDHs的制备方法，其特征在于：步骤...

【专利技术属性】
技术研发人员：党睿，马向荣，郭伟，亢玉红，李霄，高勇，李彦军，马亚军，张亚，刘智攀，郭甜，李春艳，张元元，
申请(专利权)人：榆林学院，
类型：发明
国别省市：陕西;61