Cu-Ce复合金属氧化物在降解氯代芳烃类有机污染物中的应用制造技术

本发明专利技术公开了Cu

【技术实现步骤摘要】
Cu
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Ce复合金属氧化物在降解氯代芳烃类有机污染物中的应用


[0001]本专利技术涉及一种低温催化降解氯代芳烃有机污染物的Cu
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Ce复合金属氧化物催化剂。
[0002]本专利技术还涉及上述Cu
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Ce复合金属氧化物催化剂的制备方法。
[0003]本专利技术还涉及上述Cu
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Ce复合金属氧化物催化剂低温催化降解氯代芳烃有机污染物的方法。

技术介绍

[0004]氯代芳烃化合物(Chlorinated Aromatic Hydrocarbons,CAHs)是一类苯环上一个或多个氢原子被氯取代的芳烃类化合物，其中大部分属于持久性有机污染物，具有致畸、致癌、致突变“三致效应”。CAHs种类繁多，包括氯苯类化合物、多氯萘、多氯联苯和二恶英等。研究表明，垃圾焚烧过程中排放的CAHs是环境中CAHs的主要来源。随着垃圾焚烧比率的不断提高，CAHs排放还会有进一步增加的趋势。我国政府已越来越重视由垃圾焚烧所产生的CAHs环境污染和控制问题。2014年，新的国家标准《生活垃圾焚烧污染控制标准》(GB 18485
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2014)也将二恶英控制标准由1.0ng
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TEQ/Nm3提升至0.1ng
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TEQ/Nm3，新标准的实施对我国垃圾焚烧行业将是一个极大的挑战。尽管烟气排放的控制标准中未对其它CAHs作出相关规定，但大量研究表明，由于结构和生成机制的相似性，其它CAHs也伴随着二恶英相继生成，其中多氯联苯的生成量与二恶英相当，多氯萘生成量至少比二恶英高出2
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3个数量级，而作为它们的前驱体，氯苯和氯酚类化合物的生成量更是二恶英的3
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5个数量级。作为《斯德哥尔摩公约》的缔约国，中国正极力促进相关部门采用最佳可行技术和最佳环境实践(BAT/BEP)，因此，开发符合我国垃圾特性且高效、稳定脱除CAHs的可行技术迫在眉睫。
[0005]目前，我国尚未有可靠、经济的CAHs控制对应技术，大部分垃圾焚烧厂采用活性炭吸附技术，只能实现CAHs的转移，没有减少其总量，并且在特定的温度范围，活性炭作为碳源还会促成CAHs的生成。催化降解技术作为目前研究的新方向，可以使CAHs得到彻底降解，弥补传统活性炭吸附法带来的不足。在众多的催化剂中，贵金属优异的特性可以保障催化反应的高效运行，但其高昂的价格阻碍了大规模工业化应用。取而代之的选择性催化还原技术(Selective Catalytic Reduction,SCR)催化剂却对反应温度异常敏感，只有当温度高于300℃时，才能实现有机污染物80％以上的降解效率，在该温度范围内也易造成PCDD/Fs的“从头合成”，如若对烟气进行再加热，则会增加运行成本。因此，研发出具有我国自主知识产权的高活性、高选择性且具有良好的耐受性的低温催化剂，是当前环境催化领域中需要重点关注的前沿课题之一。
[0006]金属有机框架材料(Metal Organic Frameworks,MOF)是一种由金属离子与有机配体通过配位键自组装形成的具有周期性网络结构的晶体多孔材料。相比于传统的无机多孔材料，MOF具有一定的优点，如结构的多样化、高的比表面积、良好的可设计性。然而，MOF极差的稳定性制约了其作为催化材料的实际应用。且以MOF为模板衍生出的金属氧化物作
为低温热催化剂的报道不多，而将CuO掺杂于以Ce
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MOF为模板衍生出的CeO2中并应用于氯代芳烃有机污染物低温催化降解中还未见报道。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的在于提供一种降解氯代芳烃有机污染物的Cu
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Ce复合金属氧化物。本专利技术的又一目的在于提供制备上述Cu
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Ce复合金属氧化物的方法。
[0008]为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：
[0009]本专利技术的专利技术人进行了大量创造性劳动，开发出一种低温催化降解氯代芳烃有机污染物的介孔Cu
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Ce复合金属氧化物，主活性组分为CuO。
[0010]本专利技术将合成的Cu
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Ce复合金属氧化物，进一步研磨与含有氯代芳烃类有机污染物混合，或进一步加工成型置于含有氯代芳烃有机污染物的环境中，经过低温加热，可实现催化降解。
[0011]所述Cu
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Ce复合金属氧化物是以Ce
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MOF为牺牲模板，通过浸渍法，将活性组分Cu均匀的负载在MOF上，得到负载Cu的Ce
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MOF，再通过煅烧制得；其中，所述Ce
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MOF制备过程以铈源作为金属源，以均苯三甲酸作为有机配体，将铈源和均苯三甲酸溶解在水
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乙醇混合体系中制成混合溶液,通过配位反应生成样品，将所述样品洗涤、干燥后制得；所述负载Cu的Ce
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MOF制备过程以铜源作为金属源，将铜源溶解在水
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乙醇混合体系中，制成混合溶液，再将Ce
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MOF投入，搅拌混合后，烘干，最终制得负载Cu的Ce
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MOF；具体制备方法，包括如下步骤：
[0012](1)将铈源、均苯三甲酸溶解在水
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乙醇混合体系中制成混合溶液,搅拌加热到50
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100℃后恒温0.5
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5h，之后冷却至室温，过滤，洗涤,干燥后得到Ce
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MOF白色粉末。其中，铈源为硝酸铈、醋酸铈中的一种或几种；铈、均苯三甲酸的摩尔比为1:1
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1:1.5,优选为1:1；所述的均苯三甲酸的浓度为0.2
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0.3mol/L，优选为0.2mol/L；水
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乙醇混合体系中水与乙醇的体积比为1:1
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9:1，优选为9:1。
[0013](2)采用浸渍法，首先将铜源溶解在水
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乙醇混合体系中，制成混合溶液，然后投入Ce
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MOF，搅拌混合后，烘干，最终制得负载Cu的Ce
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MOF。将负载Cu的Ce
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MOF在300
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800℃煅烧2
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5h，得到Cu
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Ce复合金属氧化物。其中，所述的铜源为硝酸铜、醋酸铜中的一种或几种；铜、铈的摩尔比为X:1，其中X为0.001
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1.0,优选为0.1
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0.5；所述的铜源的浓度为0.001mol
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1.0mol/L；水
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乙醇混合体系中水与乙醇的体积比为1:1
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9:1，优选为1:1。
[0014]所述Cu
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Ce复合金属氧化物在降解氯代芳烃有机污染物中的应用。其中，Cu
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Ce复合金属氧化物的用量为氯代芳烃类有机污染物质量的5倍以上，反应温度为120
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.Cu
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Ce复合金属氧化物在降解氯代芳烃类有机污染物中的应用。2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，氯代芳烃类有机污染物包括氯取代的芳环类化合物，氯取代的芳环类化合物包括氯代苯(如一～六氯代苯中的一种或两种以上)、多氯联苯、多氯萘和氯取代的含有杂原子的芳环类化合物(如二恶英)中的一种或两种以上的混合物。3.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，Cu
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Ce复合金属氧化物是一种活性组分为CuO的介孔材料。4.根据权利要求1或3所述的应用，其特征在于，Cu
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Ce复合金属氧化物是以Ce
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MOF为牺牲模板，通过浸渍法，将活性组分Cu负载在MOF上，得到负载Cu的Ce
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MOF，再通过煅烧制得；其中，铜、铈的摩尔比为X:1，其中X为0.001
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1.0，X优选0.1
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0.5。5.根据权利要求4所述的应用，其特征在于，所述Ce
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MOF制备过程以铈源作为金属源，以均苯三甲酸作为有机配体，将铈源和均苯三甲酸溶解在水
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乙醇混合体系中制成混合溶液,发生配位反应制得；具体步骤为：将铈源、均苯三甲酸、水和乙醇混合后制成的混合液搅拌加热到50
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100℃后恒温0.5
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5h，之后冷却至室温，过滤，洗涤,干燥后得到白色粉末，即所述Ce
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MOF。6.根据权利要求4所述的应用，其特征在于，所述负载Cu的Ce
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MOF制备过程以铜源作为金属源，将铜源溶解在水
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【专利技术属性】
技术研发人员：樊芸，张鸿宇，张亦弛，张海军，陈吉平，
申请(专利权)人：中国科学院大连化学物理研究所，
类型：发明
国别省市：