催化剂及其制备方法和用途技术

本发明专利技术公开了一种催化剂及其制备方法和用途。该催化剂包括活性炭和铁掺杂二氧化钛；其中，二氧化钛与活性炭的质量比为5:(4～6)，铁元素与二氧化钛的质量比为(0.2～1.3):100。该催化剂对油污具有良好的降解效果。该催化剂对油污具有良好的降解效果。该催化剂对油污具有良好的降解效果。

【技术实现步骤摘要】
催化剂及其制备方法和用途


[0001]本专利技术涉及一种催化剂及其制备方法和用途。

技术介绍

[0002]随着国民经济快速增长及交通运输业规模不断扩大，公路隧道的数量及里程都在不断地增加。隧道内沥青路面随着使用周期延长，表面会出现被油污污染的情况。这是由于隧道内环境密闭，通风条件不佳，汽车在行驶过程中排放大量尾气，且未完全燃烧的汽油及柴油以分子形式随同尾气一同排出，逐渐累积在道路表面形成一层油性薄膜，致使路面变得油滑。此外，机动车在行驶的过程中洒落的燃料、润滑，以及往来车辆迁移至此的污染物，也是路面出现油污的原因。油污长时间附着在沥青路面会导致路面材料受到严重损害，道路表面残留的油污会在空隙中逐渐扩散，致使路面摩擦系数下降，抗滑性能不足，影响行车安全。
[0003]CN102631923A公开了一种表面负载氧化铁的二氧化钛复合光催化剂的制备方法。将盐酸、钛酸四丁酯和无水乙醇混合，形成二氧化钛溶胶，静置后用无水乙醇离心、洗涤，然后在真空条件下干燥，得到球型二氧化钛颗粒。将二氧化钛微球分散到铁盐溶液中，静置后在真空条件下干燥，然后煅烧，得到表面负载二氧化钛复合光催化剂剂。该光催化剂对于油污的催化降解能力较弱。
[0004]CN112844351A公开了一种花状Fe掺杂TiO2负载多孔碳的复合材料的制备方法。向烧瓶中加入蒸馏水溶剂，加入聚多巴胺纳米粒子、硫酸氧钛、氯化铁和功能化助剂，超声分散并搅拌均匀，将溶液倒入反应釜中进行水热反应，冷却后将溶液真空干燥，得到尿素
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聚多巴胺螯合Fe掺杂TiO2复合纳米材料。将尿素
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聚多巴胺螯合Fe掺杂TiO2复合纳米材料置于气氛管式炉中进行碳化处理，得到Fe掺杂纳米TiO2修饰碳复合材料。将Fe掺杂纳米TiO2修饰氮掺杂复合材料和致孔剂研磨均匀，置于气氛管式炉中进行致孔处理，得到花状Fe掺杂TiO2负载多孔碳的复合材料。该方法步骤繁琐，需要进行水热反应、碳化处理等步骤。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本专利技术的一个目的在于提供一种催化剂，该催化剂对于油污具有良好的降解性能。本专利技术的另一个目的在于提供上述催化剂的制备方法，该方法得到的催化剂对于油污具有良好的降解效果。本专利技术的再一个目的在于提供上述催化剂在降解油污中的用途。
[0006]上述目的通过如下技术方案来实现。
[0007]一方面，本专利技术提供了一种催化剂，包括活性炭和铁掺杂二氧化钛；
[0008]其中，二氧化钛与活性炭的质量比为5:(4～6)，铁元素与二氧化钛的质量比为(0.2～1.3):100。
[0009]根据本专利技术的催化剂，优选地，二氧化钛与活性炭的质量比为5:(4.5～5.5)，铁元素与二氧化钛的质量比为(0.4～0.7):100。
[0010]根据本专利技术的催化剂，优选地，所述铁掺杂二氧化钛负载在活性炭的表面和/或孔隙中。
[0011]另一方面，本专利技术提供了一种催化剂的制备方法，包括如下步骤：
[0012](1)将含有铁前驱体的溶液和活性炭加入至含有钛前驱体的液体中，得到溶胶；
[0013](2)将溶胶陈化，得到凝胶；将凝胶干燥，得到干凝胶；将干凝胶研磨后煅烧，得到催化剂。
[0014]根据本专利技术的制备方法，优选地，铁前驱体为水溶性无机铁盐，钛前驱体为钛酸酯。
[0015]根据本专利技术的制备方法，优选地，含有铁前驱体的溶液中还包括含有1～6个碳原子的脂肪族一元醇，含有1～6个碳原子的脂肪族一元羧酸和水；含有钛前驱体的液体中还包括含有1～6个碳原子的脂肪族一元醇。
[0016]根据本专利技术的制备方法，优选地，含有铁前驱体的溶液中，脂肪族一元醇、脂肪族一元羧酸和水的体积比为(10～20):10:(1～7)；含有钛前驱体的液体中，钛前驱体和脂肪族一元醇的体积比为1:(1～3)。
[0017]根据本专利技术的制备方法，优选地，步骤(1)中，在将含有铁前驱体的溶液加入至含有钛前驱体的液体的过程中，将活性炭加入至含有钛前驱体的液体中。
[0018]根据本专利技术的制备方法，优选地，步骤(1)中，将含有铁前驱体的溶液和活性炭加入至含有钛前驱体的液体中，得到混合物；将混合物搅拌15～50min，得到溶胶；其中，所述含有钛前驱体的液体的温度为20～40℃；
[0019]步骤(2)中，陈化温度为20～38℃，干燥温度为60～100℃，煅烧温度为400～600℃，煅烧时间为1～4h。
[0020]再一方面，本专利技术提供了上述催化剂在降解油污中的用途。
[0021]本专利技术的催化剂对油污具有良好的降解作用。采用本专利技术的制备方法能够进一步地提高催化剂对油污的降解性能。
附图说明
[0022]图1为实施例1所得到的催化剂的照片图。
具体实施方式
[0023]下面结合具体实施例对本专利技术作进一步的说明，但本专利技术的保护范围并不限于此。
[0024]<催化剂>
[0025]本专利技术的催化剂包括活性炭和铁掺杂二氧化钛。铁掺杂二氧化钛负载在活性炭的表面和/或活性炭的孔隙中。
[0026]铁掺杂二氧化钛中，铁元素的价态为三价。铁掺杂二氧化钛的粒径为纳米级。铁元素与二氧化钛的质量比为(0.2～1.3):100；优选为(0.4～0.7):100；更优选为(0.5～0.6):100。
[0027]二氧化钛与活性炭的质量比为5:(4～6)；优选为5:(4.5～5.5)；更优选为5:(5～5.5)。
[0028]将催化剂中的各成分控制在上述范围内，能够提高催化剂对油污的分解率。
[0029]<催化剂的制备方法>
[0030]本专利技术的催化剂的制备方法包括如下步骤：(1)形成溶胶的步骤；(2)得到催化剂的步骤。下面进行详细介绍。
[0031]形成溶胶的步骤
[0032]将含有铁前驱体的溶液和活性炭加入至含有钛前驱体的液体中，得到溶胶。
[0033]本专利技术的钛前驱体可以为钛酸酯。钛酸酯具有式(I)所示的结构：
[0034][0035]式(I)中，R1、R2、R3和R4分别独立地选自C1～C8的烷基；优选地，R1、R2、R3和R4分别独立地选自C2～C6的烷基；更优选地，R1、R2、R3和R4分别独立地选自C3～C5的烷基。烷基的实例包括但不限于甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基、戊基、1
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甲基丁基、2
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甲基丁基、3
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甲基丁基、1
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乙基丙基、1,1
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二甲基丙基、1,2
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二甲基丙基、2,2
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二甲基丙基。根据本专利技术的一个实施方式，钛酸酯为钛酸丁酯。
[0036]含有钛前驱体的液体中还包括第一溶剂。第一溶剂可以为含有1～6个碳原子的脂肪族一元醇。在某些实施方式中，含有钛前驱体的液体由钛前驱体和第一溶剂组成。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种催化剂，其特征在于，所述催化剂包括活性炭和铁掺杂二氧化钛；其中，二氧化钛与活性炭的质量比为5:(4～6)，铁元素与二氧化钛的质量比为(0.2～1.3):100。2.根据权利要求1所述的催化剂，其特征在于，二氧化钛与活性炭的质量比为5:(4.5～5.5)，铁元素与二氧化钛的质量比为(0.4～0.7):100。3.根据权利要求1或2任一项所述的催化剂，其特征在于，所述铁掺杂二氧化钛负载在活性炭的表面和/或孔隙中。4.根据权利要求1～3任一项所述催化剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)将含有铁前驱体的溶液和活性炭加入至含有钛前驱体的液体中，得到溶胶；(2)将溶胶陈化，得到凝胶；将凝胶干燥，得到干凝胶；将干凝胶研磨后煅烧，得到催化剂。5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，铁前驱体为水溶性无机铁盐，钛前驱体为钛酸酯。6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，含有铁前驱体的溶液中还包括单个分子含有1～6个碳原子的脂肪族一元醇、单个分子含有1～...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨礼明，余苗，王宝琨，韩育刚，彭毅，周乾，杨帆，
申请(专利权)人：重庆交通大学广西上横高速公路有限公司，
类型：发明
国别省市：