一种稀土超富集植物制备的纳米颗粒及其制备方法与应用技术

本发明专利技术属于固体废弃物资源化技术领域，具体涉及一种稀土超富集植物制备的纳米颗粒及其制备方法与应用

【技术实现步骤摘要】
一种稀土超富集植物制备的纳米颗粒及其制备方法与应用


[0001]本专利技术属于固体废弃物资源化

。
更具体地，涉及一种稀土超富集植物制备的纳米颗粒及其制备方法与应用
。

技术介绍

[0002]稀土元素及其氧化物具有较高的催化活性
。
稀土元素不仅可以作为主催化剂起催化作用，而且可以作为催化剂的载体或助催化剂，以提高催化剂的催化性能，尤其是抗老化和抗中毒能力
。
例如，将稀土元素引入到裂化催化剂后能显著提高催化剂的活性和稳定性，大幅提高原料油裂化转化率，增加汽油和柴油的产率；中国专利申请
CN105709755A
，公开了一种生物炭催化剂
、
铁碳催化剂及其应用，该生物炭催化剂以生物炭为载体，负载稀土金属氧化物和
Fe3O4，该催化剂能够显著提高废水处理效果
。
稀土超富集植物是指在生态系统中，能够快速
、
有效地富集稀土的一类功能群植物，稀土超富集植物的种植是一种从污染土壤中回收高值稀土金属的新兴技术，在有效去除土壤污染物的同时，还可通过收获生物质实现高值资源的回收
。
[0003]对于稀土超富集植物中稀土元素的回收，现有技术一般是采用湿法冶金技术从稀土超富集植物中提取目标金属，即通过生物质灰化
、
浸取
、
分离
、
纯化和精加工等工艺，从超富集植物生物质中获得目标金属产品或功能材料
。
然而，传统的生物质湿法冶金技术存在如下缺陷：
(1)
酸和螯合剂等浸取剂会将杂质金属与稀土同时浸出，该非选择性浸出过程给随后的稀土纯化带来巨大挑战；
(2)
由于杂质金属的存在，浸取过程需要耗费大量的浸取剂，导致浸出液中稀土浓度很低，最终使后续的稀土纯化过程复杂且成本高昂
。
综合而言，湿法冶金技术工艺繁杂
、
经济成本高等缺陷，阻碍了稀土植物采矿的工业化应用
。
因此，迫切需要提供一种直接利用稀土超富集植物制备产品的方法
。

技术实现思路

[0004]本专利技术要解决的技术问题是克服现有技术从稀土超富集植物中提取目标金属技术工艺繁杂
、
经济成本高的缺陷和不足，提供一种制备过程简单
、
耗能低
、
经济成本低的利用稀土超富集植物制备纳米颗粒的方法；并且所得纳米颗粒比表面积较大，弱酸酸度高，具有很强的催化活性
。
[0005]本专利技术的目的是提供一种稀土超富集植物制备的纳米颗粒
。
[0006]本专利技术另一目的是提供一种稀土超富集植物制备的纳米颗粒的应用
。
[0007]本专利技术还有一个目的是提供一种塑料催化热解催化剂
。
[0008]本专利技术上述目的通过以下技术方案实现：
[0009]一种稀土超富集植物制备纳米颗粒的方法，具体包括以下步骤：
[0010]S1.
将稀土超富集植物生物质干燥
、
破碎，得到稀土超富集植物粉末；
[0011]S2.
将步骤
S1
所得稀土超富集植物粉末在
600
～
800℃
焙烧，后处理，得到纳米颗粒，所述后处理为常规的过筛；
[0012]步骤
S1
中，所述稀土超富集植物生物质干重的稀土总富集量大于
1000mg/kg。
[0013]优选地，所述稀土超富集植物生物质干重的稀土总富集量为
1000
～
4000mg/kg。
[0014]本专利技术发现，采用上述方法直接高温焙烧稀土超富集植物得到的催化材料，不仅比表面积较大，而且弱酸酸度强，在与塑料共热解时可显著降低塑料热解所需的反应温度和反应时间，减少粘性蜡的形成，促进高价值低碳烷烃和烯烃产物的生成，有效解决了热解管路堵塞问题，并提高了废塑料热解产物的利用价值
。
此外，该材料的制备还提供了一种创新的植物采矿实践后收获的稀土超富集植物的处理处置及其资源化利用的方法，在超富集植物资源化利用领域具有广阔的应用前景
。
[0015]优选地，步骤
S1
中，所述稀土超富集植物为芒萁
、
美洲商陆
、
乌毛蕨
、
乌蕨
、
单叶新月蕨中的至少一种
。
[0016]进一步地，步骤
S1
中，所述破碎后粒径应
<1mm
；优选地，所述破碎后粒径为
0.05
～
0.2mm。
[0017]更进一步地，步骤
S2
中，所述焙烧的时间为1～
3h
；优选地，焙烧时间为
2h。
[0018]优选地，步骤
S2
中，所述焙烧的气氛为空气
。
[0019]另外的，本申请还保护所述方法制备得到的纳米颗粒；优选地，所述纳米颗粒粒径大小为5～
10nm。
[0020]同时，本申请还提供了所述纳米颗粒在塑料催化热解催化剂中的应用
。
[0021]特别地，所述纳米颗粒作为塑料催化热解催化剂，将聚丙烯塑料裂解为含碳数为4～
16
的碳氢化合物，如汽油或柴油
。
[0022]进一步地，一种塑料催化热解催化剂，含有本申请所述的纳米颗粒
。
[0023]本专利技术具有以下有益效果：
[0024]1.
本专利技术利用简单的高温焙烧法将稀土超富集植物转化为可加速塑料热解的催化剂，提供了一种稀土超富集植物资源化利用的新方法
。
[0025]2.
本专利技术直接利用稀土超富集植物生物质制备催化剂的工艺简便易行，能耗低且原料来源广泛，可实现大规模的应用
。
[0026]3.
本专利技术制备的材料在废旧塑料催化热解应用中，可显著降低热解的反应温度和反应时间，减少粘性蜡的生成，促进高价值汽油和柴油的产生，且效果优于市售的
ZSM
‑5分子筛型催化剂
。
附图说明
[0027]图1为实施例1制备的纳米颗粒催化材料扫描电镜显微图
。
[0028]图2为实施例1制备的纳米颗粒催化材料元素分布图，
C、O、Al、Si、La
和
Ce
分别为碳
、
氧
、
铝
、
硅
、
稀土镧和铈元素
。
[0029]图3为实施例
1、
对比例
1、
对比例2制备的纳米颗粒催化材料及市售分子筛型催化剂
(ZSM
‑
5)
与废旧塑料
(
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种稀土超富集植物制备纳米颗粒的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1.
将稀土超富集植物生物质干燥
、
破碎，得到稀土超富集植物粉末；
S2.
将步骤
S1
所得稀土超富集植物粉末在
600
～
800℃
焙烧，后处理，得到纳米颗粒；步骤
S1
中，所述稀土超富集植物干重的稀土总富集量大于
1000mg/kg。2.
根据权利要求1所述方法，其特征在于，步骤
S1
中，所述稀土超富集植物为芒萁
、
美洲商陆
、
乌毛蕨
、
乌蕨
、
单叶新月蕨中的至少一种
。3.
根据权利要求1所述方法，其特征在于，步骤
S1
...

【专利技术属性】
技术研发人员：汤叶涛，黄翠玲，刘文深，谢灿垤，仇荣亮，
申请(专利权)人：中山大学，
类型：发明
国别省市：