一种纳米级Ni2O3及纳米级Ni2O3基非均相催化剂的制备方法及应用技术

本发明专利技术涉及非均相催化剂领域，公开了一种纳米级Ni2O3及纳米级Ni2O3基非均相催化剂的制备方法及应用。该纳米级Ni2O3的制备方法包括以下步骤：取二价镍盐水溶液和次氯酸根碱性水溶液，进行涡轮混合后搅拌反应，收集固体产物，制得纳米级Ni2O3。采用本发明专利技术中的方法制备Ni2O3，能够将Ni2O3的粒径控制在纳米级，当将其直接用于催化ClO

【技术实现步骤摘要】
一种纳米级Ni2O3及纳米级Ni2O3基非均相催化剂的制备方法及应用


[0001]本专利技术涉及非均相催化剂领域，尤其涉及一种纳米级Ni2O3及纳米级Ni2O3基非均相催化剂的制备方法及应用。

技术介绍

[0002]三氧化二镍的催化活性可以促进次氯酸根分解产生氧自由基，从而增强其氧化性能。利用这一反应，能够去除废水中的余氯(次氯酸根)，此外，其产生的氧自由基能够用于各种氧化反应中，如废水中COD的氧化降解等。现有的三氧化二镍制备方法往往存在颗粒大小难以控制，且无法获得纳米级颗粒的问题，造成三氧化二镍的催化活性有限，特别是在负载到载体中制成非均相催化剂后，催化活性将进一步降低。
[0003]例如，专利CN102030377A公开了一种分析纯三氧化二镍的制备方法，在对硝酸镍进行除铁、钙和镁离子后，将其制备成草酸镍，再将草酸镍移入镍盘中在200～300℃下进行煅烧，煅烧时间3～4小时，密闭冷却、研磨、过筛。该专利采用高温烧结法制备三氧化二镍，无法得到纳米颗粒，且无法控制粒度。
[0004]此外，专利CN102030377A公开了氧化钴、氧化镍催化材料及制法和应用，其中涉及一种氧化镍的制备方法：在镍的硝酸盐或硫酸盐的溶液中滴加碳酸钠溶液，将沉淀物离心分离，洗涤，至洗涤液的pH值为7左右，然后加入氯化镍水溶液，在一定温度下水浴加热，调节pH值，形成水合氯化镍胶体，再加入十二烷基苯磺酸钠表面活性剂，用有机溶剂萃取，萃取分离后的胶体粒子含有结合水和吸附水化层，必须经过回流脱水并减压蒸馏除去有机溶剂，在170～200℃下真空干燥，即可得到氧化镍粉末。通过该方法，虽然能够获得纳米级催化剂，但产物实质上是氧化镍和三氧化二镍的混合物，无法分离两种形态的镍氧化物，并且也不能调控比例。

技术实现思路

[0005]为了解决现有的纯Ni2O3制备方法难以将产物粒径控制在纳米级的技术问题，本专利技术提供了一种纳米级Ni2O3及纳米级Ni2O3基非均相催化剂的制备方法及应用。采用本专利技术中的方法制备Ni2O3，能够将Ni2O3的粒径控制在纳米级，当将其直接用于催化ClO
‑
降解，或者制成非均相催化剂后再用于催化ClO
‑
降解时，能够实现较高的催化活性。
[0006]本专利技术的具体技术方案为：第一方面，本专利技术提供了一种纳米级Ni2O3的制备方法，包括以下步骤：取二价镍盐水溶液和次氯酸根碱性水溶液，进行涡轮混合后搅拌反应，收集固体产物，制得纳米级Ni2O3。
[0007]本专利技术采用反应结晶的方法，通过Ni
2+
和ClO
‑
之间的反应，来制备Ni2O3，反应机理如下：2Ni
2+
+ClO
‑
+4OH
‑
→
Ni2O3+Cl
‑
+2H2O。本专利技术团队发现，通过涡轮混合，能够在上述反应结晶的过程中控制Ni2O3的析出速度，实现纳米级Ni2O3的制备。纳米级Ni2O3具有较大的比表
面积，当用于催化ClO
‑
降解时，具有较高的催化活性；并且，当将Ni2O3负载到载体中制成非均相催化剂时，相较于现有技术中粒径较大的Ni2O3而言，本专利技术中制得的纳米级Ni2O3能够赋予非均相催化剂更高的催化活性。
[0008]作为优选，所述二价镍盐水溶液中的Ni
2+
浓度不高于0.5mmol/L，所述次氯酸根碱性水溶液中的ClO
‑
浓度不高于0.6mmol/L。
[0009]反应物溶液的浓度会影响制得的Ni2O3的粒径，当二价镍盐水溶液或次氯酸根碱性溶液的浓度过大时，会造成Ni2O3结晶析出的速度过快，导致制得的Ni2O3粒径过大。
[0010]作为优选，所述二价镍盐水溶液和次氯酸根碱性水溶液的体积比为1:0.5～1.5。
[0011]作为优选，所述搅拌反应的时间为0.5～1h。
[0012]作为优选，所述纳米级Ni2O3的制备方法具体包括以下步骤：将二价镍盐水溶液和次氯酸根碱性水溶液均以100～400mL/min的流速通入涡轮混合器中，进行涡轮混合后搅拌反应，而后收集固体产物，制得纳米级Ni2O3。
[0013]作为优选，所述二价镍盐水溶液中的溶质包括硝酸镍、氯化镍和硫酸镍中的一种或多种。
[0014]作为优选，所述次氯酸根碱性水溶液中的溶质包括次氯酸、次氯酸钠和次氯酸钾中的一种或多种。
[0015]第二方面，本专利技术提供了一种纳米级Ni2O3基非均相催化剂的制备方法，包括以下步骤：(1)采用所述纳米级Ni2O3的制备方法，制得纳米级Ni2O3；(2)以纳米级Ni2O3为催化活性组分，进行造粒成型，制成纳米级Ni2O3基非均相催化剂。
[0016]作为优选，步骤(2)的具体过程包括以下步骤：(2.1)将核层原料混合后，加入水进行滚动造粒，获得核层坯体颗粒；所述核层原料包括纳米级Ni2O3、核层载体粉末、羧甲基纤维素钠和核层粘合剂；(2.2)将壳层原料混合后，加入到核层坯体颗粒中，边喷入水边继续滚动造粒，获得催化剂坯体颗粒；所述壳层原料包括纳米级Ni2O3、壳层载体粉末、AlCl3粉末和壳层粘合剂；(2.3)向催化剂坯体颗粒表面喷洒碳酸氢根溶液，静置30～40min后，在145～155℃下热处理1～2h，而后升温至300～310℃并保温10～30min，再升温至450～550℃并保温2～3h，获得纳米级Ni2O3基非均相催化剂。
[0017]在本专利技术制得的Ni2O3基非均相催化剂中，具备外大内小的孔道结构，且壳层中的大孔道与核层中的小孔道相互连通。当将这种具有特殊孔道结构的Ni2O3基非均相催化剂用于催化ClO
‑
降解时，壳层中较大的孔径有利于ClO
‑
离子进入，对其产生富集效果，进而促使ClO
‑
进入与壳层孔道相连通且孔径较小的核层孔道中，而核层中尺寸较小的孔道则能够减缓ClO
‑
脱附，使ClO
‑
在Ni2O3的催化下充分反应释放出氧自由基。通过上述方式，这种具有特殊孔道结构的Ni2O3基非均相催化剂能够实现更好的催化性能。
[0018]本专利技术通过在核层和壳层中分别采用羧甲基纤维素钠和AlCl3粉末作为致孔剂，并配合特殊的制孔工艺，赋予了Ni2O3基非均相催化剂上述特殊的孔道结构，具体而言：在制孔过程中，首先在催化剂坯体颗粒表面喷洒碳酸氢根溶液，碳酸氢根溶液渗透到壳层中，与
氯化铝接触并反应生成不溶于水的氢氧化铝保留在壳层中，同时释放出CO2气体向外扩散，在壳层中形成孔道；而后在145～155℃下热处理，此时核层中的羧甲基纤维素钠尚未发生热分解，壳层中的氢氧化铝分解成γ
‑
氧化铝，释放出的水蒸气使壳层中的孔道进一步扩大；在升温至300～310℃并保温的过程中，核层中的羧甲基纤维素钠分解，利用其释放出的水蒸气和CO2等气体，能够在核层中形成孔道，并使壳层中原有的孔道进一本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种纳米级Ni2O3的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：取二价镍盐水溶液和次氯酸根碱性水溶液，进行涡轮混合后搅拌反应，收集固体产物，制得纳米级Ni2O3。2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述二价镍盐水溶液中的Ni
2+
浓度不高于0.5mmol/L，所述次氯酸根碱性水溶液中的ClO
‑
浓度不高于0.6mmol/L。3.如权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：将二价镍盐水溶液和次氯酸根碱性水溶液均以100~400mL/min的流速通入涡轮混合器中，进行涡轮混合后搅拌反应，而后收集固体产物，制得纳米级Ni2O3。4.如权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述二价镍盐水溶液中的溶质包括硝酸镍、氯化镍和硫酸镍中的一种或多种。5.一种纳米级Ni2O3基非均相催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）采用如权利要求1~4之一所述制备方法，制得纳米级Ni2O3；（2）以纳米级Ni2O3为催化活性组分，进行造粒成型，制成纳米级Ni2O3基非均相催化剂。6.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤（2）的具体过程包括以下步骤：（2.1）将核层原料混合后，加入水进行滚动造粒，获得核层坯体颗粒；所述核层原料包括纳米级Ni2O3、核层载体粉末、羧甲基纤维素钠和核层粘合剂；（2.2）将壳层原料混合后，加入到核层坯体颗粒中，边喷入水边继续滚动造粒，获得催化剂坯体颗粒；所述壳层原料包括纳米级Ni2O3、壳层载体粉末、...

【专利技术属性】
技术研发人员：张亮，董健，张冰杰，郑赞胜，张达，
申请(专利权)人：宁波九胜创新医药科技有限公司，
类型：发明
国别省市：