【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种三维多孔材料负载铁基莫来石催化剂及其制备方法与应用，属于环保材料。
技术介绍
1、挥发性有机化合物(vocs)主要由运输和各种工业过程排放，是主要的空气污染物。由于vocs具有恶臭、有毒、致突变、致癌和致畸等特性，对环境和人类健康造成严重危害。催化剂是提高vocs氧化降解速率和治理效率的关键。高效的催化剂能够减少反应装置体积，延长设备使用寿命，提升催化氧化治理技术的成本效益。
2、目前主流催化氧化催化剂分为贵金属(金、铂、钯等)和过渡金属氧化物(锰、钴、铜等)。贵金属催化剂性能突出，性质稳定，耐高温酸碱及潮湿，缺点是价格昂贵。过渡金属氧化物催化性能相对较弱，易失活中毒，但使用成本低，对特定污染物有较高催化效率。目前过渡金属氧化物催化剂多为重金属锰、钴、铜等，在潮湿环境易失效且具有一定的环境毒性。另外，低浓度、高流速的vocs不利于催化剂发挥催化氧化作用，可借助三维多孔材料大比表面积和大量微纳空穴吸附富集vocs分子，提高其反应浓度，从而提升催化氧化效率。
3、有鉴于此，针对当前挥发性有机物(vocs)治理效率低、治理成本高、常规催化剂在潮湿环境易失效等技术瓶颈，拟将绿色无毒铁基莫来石纳米粒子负载于三维多孔材料中以制备高效vocs催化剂，用以解决上述技术问题。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种三维多孔材料负载铁基莫来石催化剂及其制备方法与应用，通过将绿色无毒铁基莫来石纳米粒子负载于三维多孔材料中以制备高效v
2、为解决上述技术问题，本专利技术是采用下述技术方案实现的：
3、第一方面，本专利技术提供一种三维多孔材料负载铁基莫来石催化剂的制备方法，包括如下步骤：
4、将一定量碳纳米管分散于碱性水溶液中，制得第一溶液；
5、将钼酸钠、l-半胱氨酸加入第一溶液中，经水热反应，制得碳纳米管/二硫化钼三维多孔材料；
6、将碳纳米管/二硫化钼三维多孔材料分散于碱性水溶液中，制得第二溶液；
7、将硝酸铁、醋酸铁、双氧水加入第二溶液中，经自组装反应，制得固体前驱体；
8、将固体前驱体进行煅烧，制得三维多孔材料负载铁基莫来石催化剂。
9、优选地，所述第一溶液为质量浓度为1～5wt％的碳纳米管溶液。
10、优选地，所述水热反应的温度为120～160℃，反应24～48小时。
11、优选地，所述碳纳米管、钼酸钠、l-半胱氨酸碳的质量比为1:(1～3):(1～5)。
12、优选地，所述第二溶液为质量浓度为1～5wt％的三维多孔材料溶液。
13、优选地，所述自组装反应温度为140～160℃，反应24～48小时。
14、优选地，所述硝酸铁与三维多孔材料的质量比为1:(5～10)，醋酸铁与三维多孔材料的质量比为1:(6～12)，所述双氧水与三维多孔材料的质量比为1:(5～10)。
15、优选地，将所述固体前驱体进行煅烧的煅烧温度为400～600℃，煅烧时间为12～36h。
16、第二方面，本专利技术提供一种三维多孔材料负载铁基莫来石催化剂，采用所述的三维多孔材料负载铁基莫来石催化剂的制备方法制备而成。
17、第三方面，本专利技术提供一种三维多孔材料负载铁基莫来石催化剂在处理vocs中的应用。
18、与现有技术相比，本专利技术所达到的有益效果：
19、1、本专利技术提出了一种三维多孔材料负载铁基莫来石催化剂及其制备方法与应用，与主流贵金属(金、铂、钯等)和过渡金属氧化物(锰、钴、铜等)催化剂相比，本专利技术催化剂制备成本低廉，能够替代传统铂、钯等昂贵贵金属，在潮湿环境中不易失效且绿色无毒，性质稳定，其能够借助三维多孔材料大比表面积和大量微纳空穴，对低浓度、高流速的vocs进行吸附富集，以提高其反应浓度，有利于催化剂发挥催化氧化作用，从而提升催化氧化效率。
20、2、本专利技术提出的一种三维多孔材料负载铁基莫来石催化剂的制备方法，以碳纳米管为基体原位生成二硫化钼，以制得碳纳米管/二硫化钼三维多孔材料；以碳纳米管/二硫化钼三维多孔材料为载体，采用自组装方式，在碳纳米管/二硫化钼三维多孔材料的微纳限域内原位合成具有催化氧化能力的铁基莫来石，以制备三维多孔材料负载铁基莫来石催化剂，该催化剂能够均匀稳定固定在多孔结构微纳限域中，有利于处理大风量工业vocs。
21、3、本专利技术制得的三维多孔材料负载铁基莫来石催化剂，具有疏水表面，在潮湿条件下也能保持高催化活性，且该三维多孔材料负载铁基莫来石催化剂的孔径可以在10～100纳米调节，能够满足不同工况下的使用需求。需要说明的是，该三维多孔材料负载铁基莫来石催化剂孔径的大小受自组装反应温度、反应时间、煅烧温度及煅烧时间等因素的影响，本领域技术人员可以根据实际需求，来调整该三维多孔材料负载铁基莫来石催化剂的孔径。
22、4、本专利技术提供的一种三维多孔材料负载铁基莫来石催化剂在治理vocs上的应用，能够在低温潮湿条件下，高效吸附和催化氧化有毒有害vocs，以将vocs转化为无害的二氧化碳和水，进而处理污染物vocs。
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1.一种三维多孔材料负载铁基莫来石催化剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的三维多孔材料负载铁基莫来石催化剂的制备方法，其特征在于，所述第一溶液为质量浓度为1～5wt％的碳纳米管溶液。
3.根据权利要求1所述的三维多孔材料负载铁基莫来石催化剂的制备方法，其特征在于，所述水热反应的温度为120～160℃，反应24～48小时。
4.根据权利要求1所述的三维多孔材料负载铁基莫来石催化剂的制备方法，其特征在于，所述碳纳米管、钼酸钠、L-半胱氨酸碳的质量比为1:(1～3):(1～5)。
5.根据权利要求1所述的三维多孔材料负载铁基莫来石催化剂的制备方法，其特征在于，所述第二溶液为质量浓度为1～5wt％的三维多孔材料溶液。
6.根据权利要求1所述的三维多孔材料负载铁基莫来石催化剂的制备方法，其特征在于，所述自组装反应温度为140～160℃，反应24～48小时。
7.根据权利要求1所述的三维多孔材料负载铁基莫来石催化剂的制备方法，其特征在于，所述硝酸铁与三维多孔材料的质量比为1:(5～10)，醋
8.根据权利要求1所述的三维多孔材料负载铁基莫来石催化剂的制备方法，其特征在于，将所述固体前驱体进行煅烧的煅烧温度为400～600℃，煅烧时间为12～36h。
9.一种三维多孔材料负载铁基莫来石催化剂，其特征在于，采用权利要求1～8任一项所述的三维多孔材料负载铁基莫来石催化剂的制备方法制备而成。
10.一种权利要求9所述的三维多孔材料负载铁基莫来石催化剂在处理VOCs中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种三维多孔材料负载铁基莫来石催化剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的三维多孔材料负载铁基莫来石催化剂的制备方法，其特征在于，所述第一溶液为质量浓度为1～5wt％的碳纳米管溶液。
3.根据权利要求1所述的三维多孔材料负载铁基莫来石催化剂的制备方法，其特征在于，所述水热反应的温度为120～160℃，反应24～48小时。
4.根据权利要求1所述的三维多孔材料负载铁基莫来石催化剂的制备方法，其特征在于，所述碳纳米管、钼酸钠、l-半胱氨酸碳的质量比为1:(1～3):(1～5)。
5.根据权利要求1所述的三维多孔材料负载铁基莫来石催化剂的制备方法，其特征在于，所述第二溶液为质量浓度为1～5wt％的三维多孔材料溶液。
6.根据权利要求1所述的三维多孔材料负载铁基莫来...
【专利技术属性】
技术研发人员：张可桂，葛峰，朱新胜，徐坷坷，谭丽超，张来红，
申请(专利权)人：生态环境部南京环境科学研究所，
类型：发明
国别省市：
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