一种多孔氧化钴催化剂的制备方法技术

本发明专利技术公开一种催化降解废水或废弃污染物领域的多孔氧化钴催化剂的制备方法，将CoCl2和AlCl3分别溶解到水中，配置成浓度均为1~2mol/L的两种溶液，将两种溶液混合，保持Co和Al的摩尔比为2~4，在恒温70~80℃水浴中滴入NaOH，保持pH值为12~13，反应2~3h，老化12~24h，沉淀分离，用去离子水洗2~3遍；将得到的固体加入到浓度为2~4mol/L的亚硝酸钴钠溶液中，固液比为1：10~1：50，搅拌4~5h，沉淀分离，获得的产物用去离子水洗涤2~3遍后在400~500℃下煅烧，得到具有很好孔结构和较大比表面积、有利于吸附和催化、能发挥纳米效应的多孔氧化钴催化剂。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及环境污染控制新材料的开发，尤其涉及一种催化降解废水或废弃污染物的多孔氧化钴催化剂的制备方法。
技术介绍
氧化钴催化剂应用较广，例如乙烯和水煤气在钴催化剂作用下，可以得到醛和醇，新型钴基费托催化剂可用于合成长链烃和洁净能源(Chem. Rev. 2007，107， 1692-1744)，负载型钴催化剂促进的不饱和脂肪酸酯中的双键过氧化(厦门大学学报(自然科学版)，2010年，49卷，03期，373-380)，以Al (OH) x为载体的氧化钴催化剂，在不使用大量溶剂的条件下进行环己烷和甲苯选择氧化，取得了很好的结果(催化学报，2004，25卷，11 期，887 891)。另外在催化氧化一些难降解的污染物方面，也有较好的应用前景，比如在室温下催化氧化甲醛、催化氧化环己烷等有机物(Catal. Commun. 2005,6, 211-214)。但在没有合适的载体的情况下，氧化钴的效率低；有研究用碳纳米管或介孔氧化硅(石油学报 (石油加工)，2011年01期、化学学报，2008年16期)，但这些材料价格相对昂贵，并且在有载体的情况下，负载的厚度和面积对催化效果有很大的影响，经常会出现催化剂在载体表面负载不均匀局部地区会过厚，或有些地方会没有负载到的情况，导致催化剂或载体浪费。 另外，催化剂和载体之间的作用力如何，也会影响到催化效果，过弱则会出现催化剂脱落或被吸附到载体空洞中。水滑石类化合物(LDHs)是由层间阴离子及带正电荷层板堆积而成的化合物。水滑石化学结构通式为[M2YxM3+X (OH)2F [(A- )χ/η·πιΗ20]，其中M2+和M3+分别为位于主体层板上的二价和三价金属阳离子，如Mg2 +、Ni2+、Zn2+、Mn2+、Cu2+、Co2+、Pd2+、Fe2+等二价阳离子和Al3+、Cr3+、Co3+、Fe3+等三价阳离子均可以形成水滑石；Αη_为层间阴离子，可以包括无机阴离子，有机阴离子，配合物阴离子、同多和杂多阴离子；xSM37(M2++M3+)的摩尔比值， 大约是4:1到2:1 ;m为层间水分子的个数。其结构类似于水镁石Mg(OH)2，由八面体共用棱边而形成主体层板。位于层板上的二价金属阳离子M2+可以在一定的比例范围内被离子半价相近的三价金属阳离子M3+同晶取代，使得层板带正电荷，层间存在可以交换的的阴离子与层板上的正电荷平衡，使得LDHs的整体结构呈电中性。层间的阴离子可被交换，经过一系列改性，水滑石材料可以得到许多种性能各异的物质。
技术实现思路
本专利技术的目的是为克服现有技术中载体价格高、负载工艺复杂的不足，提供。本专利技术采用的技术方案是依次包括如下步骤I)将CoCl2和AlCl3分别溶解到水中，配置成浓度均为广2 mol/L的两种溶液，将两种溶液混合，保持混合溶液中的Co和Al的摩尔比为2 4，在恒温7(T80°C水浴中滴入NaOH，保持pH值为12 13，反应2 3 h，老化12 24 h，沉淀分离，用去离子水洗2 3遍；CN 102909022 A书明说2/3页2)将得到的固体加入到浓度为2 4 mol/L的亚硝酸钴钠溶液中，固液比为I :l(Tl :50， 搅拌4飞h，沉淀分离，获得的产物用去离子水洗涤2 3遍后，在40(T50(TC的温度下煅烧， 得到多孔氧化钴催化剂。本专利技术的优点是(I)通过共沉淀反应，钴夹杂着少量的铝形成比表面积较大的片层结构，再在片层间交换入亚硝酸钴钠，再通过高温煅烧形成氧化钴支撑，使片层与片层之间分开并固定，不会分离或闭合并形成规整的纳米孔洞，使该材料具有很好的孔结构和较大的比表面积，有利于吸附和催化。(2)催化剂分布均匀，不会出现有些表面没有催化剂的情况，层间距支撑为纳米级氧化钴颗粒，有利用发挥相应的纳米效应。(3)在整个催化剂中没有载体，只有少量的铝作为片层骨架支撑，不存在载体和催化剂之间作用力弱的问题。具体实施方式将CoCl2和AlCl3分别溶解到水中，配置成浓度均为广2 mol/L的两种溶液，将两种溶液混合，保持Co 和Al的摩尔比为2 4，在恒温7(T80°C水浴中滴入一定量的NaOH，保持PH值为12 13，反应疒3 h，老化12 24 h，在该过程中形成具有层状结构的沉淀，沉淀分离，去离子水洗2 3遍。将沉淀得到的固体加入到浓度为2 4 mol/L的亚硝酸钴钠溶液中， 固液比为I :l(Tl :50，搅拌4飞h，沉淀分离，获得的固体在用去离子水洗涤2 3遍之后，在 40(T50(TC的温度下煅烧，即可得到多孔氧化钴催化剂。以下进一步提供本专利技术的4个实施例实施例I将CoCl2和AlCl3分别溶解到水中，配置为浓度为2 mol/L的溶液，将两种溶液混合， 保持Co和Al的摩尔比为4，在恒温80°C水浴中滴入一定量的NaOH，保持pH值为13，反应 3 h，老化24 h，在该过程中形成具有层状结构的沉淀，沉淀分离，去离子水洗3遍；将沉淀得到的固体加入到浓度为4 mol/L的亚硝酸钴钠溶液中，固液比为I :10，搅拌5 h，沉淀分离，获得的固体在用去离子水洗涤3遍之后，在500°C的温度下煅烧，即可得到多孔氧化钴催化剂。采用U形管(内径4 mm)连续流动反应评价装置,称量100 mg合成得到的氧化钴催化剂放置管中，调节空气的流速为40 mL/min，空气流动带动甲醛气体进入U形管反应器中，每小时流过每升催化剂的气体体积(即空速)为55000 h'在25°C条件下，该催化剂可使73%的浓度为100 ppm的甲醛气体完全氧化为二氧化碳和水。实施例2将CoCl2和AlCl3分别溶解到水中，配置为浓度为lmol/L的溶液，将两种溶液混合，保持Co和Al的摩尔比为2，在恒温70°C水浴中滴入一定量的NaOH，保持pH值为12，反应2 h， 老化12 h，在该过程中形成具有层状结构的沉淀，沉淀分离，去离子水洗2遍；将沉淀得到的固体加入到浓度为2 mol/L的亚硝酸钴钠溶液中，固液比为I :50，搅拌4 h，沉淀分离， 获得的固体在用去离子水洗涤2遍之后，在400°C的温度下煅烧，即可得到多孔氧化钴催化剂。4CN 102909022 A书明说3/3页采用U形管(内径4 mm)连续流动反应评价装置，称量100 mg合成得到的氧化钴催化剂放置管中，调节空气的流速为40 mL/min，空气流动带动甲醇气体进入U形管反应器中，每小时流过每升催化剂的气体体积(即空速)为55000 h'在25°C条件下，该催化剂可使91%的浓度为100 ppm的甲醛气体完全氧化为二氧化碳和水。实施例3将CoCl2和AlCl3分别溶解到水中，配置为浓度为2 mol/L的溶液，将两种溶液混合， 保持Co和Al的摩尔比为3，在恒温75°C水浴中滴入一定量的NaOH，保持pH值为12，反应 3 h，老化16 h，在该过程中形成具有层状结构的沉淀，沉淀分离，去离子水洗3遍；将沉淀得到的固体加入到浓度为4 mol/L的亚硝酸钴钠溶液中，固液比为I :30，搅拌5 h，沉淀分离，获得的固体在用去离子水洗涤3遍之后，在450°C的温度下煅烧，即可得到多孔氧化钴催化剂。采用U形管(内径4 mm)连续流动反应评价装置，称量100 mg合成得到的氧化钴催化剂放置管中，调节空气的流速为40本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多孔氧化钴催化剂的制备方法，其特征是依次包括如下步骤：1）将CoCl2和AlCl3分别溶解到水中，配置成浓度均为1~2？mol/L的两种溶液，将两种溶液混合，保持混合溶液中的Co和Al的摩尔比为2~4，在恒温70~80℃水浴中滴入NaOH，保持pH值为12~13，反应2~3？h，老化12~24？h，沉淀分离，用去离子水洗2~3遍；2）将得到的固体加入到浓度为2~4？mol/L的亚硝酸钴钠溶液中，固液比为1：10~1：50，搅拌？4~5？h，沉淀分离，获得的产物用去离子水洗涤2~3遍后，在400~500℃的温度下煅烧，得到多孔氧化钴催化剂。

【技术特征摘要】
1.一种多孔氧化钴催化剂的制备方法，其特征是依次包括如下步骤1)将CoCl2和AlCl3分别溶解到水中，配置成浓度均为广2mol/L的两种溶液，将两种溶液混合，保持混合溶液中的Co和Al的摩尔比为2 4，在恒温7(T80°C水浴中滴入NaOH，保持pH值为12 13，反应2...

【专利技术属性】
技术研发人员：马建锋，李良银，李定龙，杨彦，
申请(专利权)人：常州大学，
类型：发明
国别省市：