改性海泡石负载还原氧化石墨烯和Cu-Eu的复合催化剂及其制备方法技术

本发明专利技术提供改性海泡石负载还原氧化石墨烯和Cu

【技术实现步骤摘要】
改性海泡石负载还原氧化石墨烯和Cu
‑
Eu的复合催化剂及其制备方法


[0001]本专利技术属于甲醛催化剂制备
，具体地，本专利技术涉及改性海泡石负载还原氧化石墨烯和Cu
‑
Eu的复合催化剂及其制备方法。

技术介绍

[0002]甲醛(HCHO)是一种无色，有强烈刺激性气味的有毒气体，易溶于水、醇醚等。甲醛在常温下是气态，在室温时极易挥发，且随着温度的上升，挥发速度加快，其通常以水溶液形式出现，其37％的水溶液称为福尔马林，溶液沸点为19℃。
[0003]甲醛的来源十分广泛，新开发的建筑材料，塑料水泥和油漆产生的甲醛是室内环境的主要来源。此外，甲醛还可来自化妆品、清洁剂、杀虫剂、消毒剂、防腐剂、印刷油墨、纸张、纺织纤维等多种化工轻工产品。
[0004]甲醛作为毒性较高的一类物质，在中国有毒化学品优先控制名单上高居第二位，并且已经被世界卫生组织确定为致癌和致畸形物质，是公认的变态反应源，也是潜在的强致突变物之一。研究表明：甲醛具有强烈的致癌和促癌作用。大量文献记载，甲醛对人体健康的影响主要表现在嗅觉异常、刺激、过敏、肺功能异常、肝功能异常和免疫功能异常等方面。当空气中甲醛浓度在达到0.06～0.07mg/m3时，儿童就会发生轻微气喘；甲醛含量达到0.1mg/m3时，就有异味和不适感；达到0.5mg/m3时，可刺激眼睛，引起流泪；达到0.6mg/m3，可引起咽喉不适或疼痛。浓度更高时，可引起恶心呕吐，咳嗽胸闷，气喘甚至肺水肿，达到30mg/m3时，就会立即致人死亡。在2004年，国际癌症组织(IARC)把甲醛定性为一级致癌物。2002年中国实施的标准中规定非工作场合的室内甲醛浓度的限值不高于0.1mg/m3，而这一标准值随着化学品优先级和暴露风险的进一步评估可能会越来越严格。
[0005]考虑到甲醛的毒性及其对人体的危害，常用处理方法主要包括物理吸附和催化法。其中，催化技术可以使甲醛在室温下完全氧化为二氧化碳和水，是一种真正意义上的甲醛无害化处理。就目前而言，贵金属催化剂对低温催化氧化表现出较好的性能，但是由于其价格昂贵、在高温下较容易烧结等因素，在某种程度上限制了其在实际中的应用。因此，寻找新型催化材料来部分或者完全替代贵金属催化剂已经成为催化领域的发展趋势。

技术实现思路

[0006]有鉴于此，本专利技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本专利技术实施例提出改性海泡石负载还原氧化石墨烯和Cu
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Eu的复合催化剂及其制备方法。
[0007]本专利技术实施例一方面提出一种复合催化剂，包括改性海泡石和负载在改性海泡石上的rGO、Cu和Eu；
[0008]其中，所述改性海泡石是利用Na2CO3对海泡石进行钠化改性后制备得到。
[0009]本专利技术实施例复合催化剂中，海泡石价格低廉，且其较大的内部通道结构使得海泡石具有较大的比表面积和较高的离子交换能力，对甲醛的吸附性能较好；同时通过负载
Cu和Eu，能够增强催化剂的电子迁移效率，进而加强甲醛的转化，该复合催化剂对甲醛具有良好的催化消除效果，其可以在低温度下高效消除高浓度的甲醛，且该复合催化剂具有良好的稳定性。
[0010]在本专利技术的一些实施例中，在所述复合催化剂中，Cu负载量≤10wt％，优选为3～10wt％；Eu负载量≤5wt％，优选为2～5wt％；rGO负载量≤2wt％，优选为0.5～2wt％。
[0011]在本专利技术的一些实施例中，所述复合催化剂的BET比表面积为90～118m2/g。
[0012]本专利技术实施例另一方面还提供了上述复合催化剂的制备方法，包括以下步骤：
[0013](1)制备改性海泡石
[0014]向纯化后的海泡石中加入Na2CO3，获得混合物；将混合物于60～80℃下搅拌4～8h；然后在室温下老化30～50h，清洗、过滤，并于80～120℃下干燥24h后，得到改性海泡石；
[0015](2)制备Cu
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Eu/rGO悬浮液
[0016]将单层氧化石墨烯粉末分散在去离子水中，超声处理6～10h，获得单层氧化石墨烯悬浮溶液；将硝酸铜和硝酸铕加入到去离子水中，混合均匀，获得硝酸铜和硝酸铕的混合溶液；在
‑
10～0℃冰水浴条件下，将单层氧化石墨烯悬浮溶液和聚乙烯醇加入到硝酸铜和硝酸铕的混合溶液中，搅拌1～2h后，再注入NaBH4溶液形成深棕色悬浮液，继续搅拌1～2h，获得Cu
‑
Eu/rGO悬浮液；
[0017](3)制备复合催化剂
[0018]将改性海泡石加入Cu
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Eu/rGO悬浮液中，搅拌6～10h后，再经清洗、干燥、煅烧，获得所述复合催化剂。
[0019]本专利技术实施例复合催化剂的制备方法中，首先通过采用Na2CO3对纯化后的海泡石进行钠化改性，然后再制备出Cu
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Eu/rGO悬浮液，最后将改性后的海泡石浸渍在Cu
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Eu/rGO悬浮液中，从而将rGO以及Cu和Eu负载在改性海泡石上，该制备方法工艺简单，易操作，且采用的原料较为廉价，生产成本较低。
[0020]在本专利技术的一些实施例中，步骤(1)中，在所述混合物中，Na
+
与海泡石的质量比为(2～6):(100～120)。
[0021]在本专利技术的一些实施例中，步骤(2)中，按照重量份数计，所述单层氧化石墨烯粉末为0.005～0.1份；所述硝酸铜为0.058～1.45份；所述硝酸铕为0.022～0.55份；所述聚乙烯醇为0.012～0.045份。
[0022]在本专利技术的一些实施例中，步骤(2)中，所述NaBH4溶液的浓度为1.5～3.0g/L。
[0023]在本专利技术的一些实施例中，步骤(3)中，所述干燥的温度为100～120℃，干燥时间为12～24h。
[0024]在本专利技术的一些实施例中，步骤(3)中，所述煅烧的温度为400～500℃，煅烧时间为2～4h，升温速率为3～5℃/min。
[0025]本专利技术实施例又一方面还提供了上述复合催化剂在催化消除甲醛中的应用，其中，所述甲醛的浓度为500～3000ppm。
[0026]本专利技术所具有的优点和有益效果为：
[0027]本专利技术实施例中通过在钠化改性后的海泡石上负载还原氧化石墨烯以及Cu和Eu，制得Cu
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Eu/rGO/改性海泡石复合催化剂，该复合催化剂对甲醛催化效果较好，其可以在较低的温度(30～90℃)下高效消除高浓度的甲醛(500～3000ppm)，且该复合催化剂具有良好
的稳定性；此外，该复合催化剂制备工艺简单，易操作，成本低廉。
附图说明
[0028]图1为本专利技术实施例1
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3和对比例1制得的催化剂的XRD图。
[0029]图2为本专利技术实施例1
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3和对比例1制得的催化剂的N2‑
吸附/脱附图。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种复合催化剂，其特征在于，包括改性海泡石和负载在改性海泡石上的rGO、Cu和Eu；其中，所述改性海泡石是利用Na2CO3对海泡石进行钠化改性后制备得到。2.根据权利要求1所述的复合催化剂，其特征在于，在所述复合催化剂中，Cu负载量≤10wt％，Eu负载量≤5wt％，rGO负载量≤2wt％。3.根据权利要求1所述的复合催化剂，其特征在于，所述复合催化剂的BET比表面积为90～118m2/g。4.权利要求1
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3任一项所述的复合催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)制备改性海泡石向纯化后的海泡石中加入Na2CO3，获得混合物；将混合物于60～80℃下搅拌4～8h；然后在室温下老化30～50h，清洗、过滤，并于80～120℃下干燥24h后，得到改性海泡石；(2)制备Cu
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Eu/rGO悬浮液将单层氧化石墨烯粉末分散在去离子水中，超声处理6～10h，获得单层氧化石墨烯悬浮溶液；将硝酸铜和硝酸铕加入到去离子水中，混合均匀，获得硝酸铜和硝酸铕的混合溶液；在
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10～0℃冰水浴条件下，将单层氧化石墨烯悬浮溶液和聚乙烯醇加入到硝酸铜和硝酸铕的混合溶液中，搅拌1～2h后，再注入NaBH4溶液形成深棕色悬浮液，继续搅拌1～2h，获得Cu
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Eu/rGO悬浮液；(3)制备复合催化剂将改性海泡...

【专利技术属性】
技术研发人员：董宁，张继瑞，钟犁，茹宇，张茂龙，孙中豪，耿新泽，李新琴，孟丽荣，
申请(专利权)人：北京华能长江环保科技研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：