專利名稱：氧化鐵多孔整體式催化劑的制備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種氧化鐵多孔整體式催化劑的制備方法。
背景技術(shù)：
氯代芳烴類有機污染物因其具有高毒性、生物蓄積性、半揮發(fā)性及持久性，對環(huán)境 及人類健康具有重要的危害，研究去除氯代芳烴類污染物的新型技術(shù)具有重要的意義。
已有研究表明催化氧化法是去除氯代芳烴類污染物的一種有效的手段。氧化鐵因 其具有催化活性高、價格低廉的優(yōu)點，已經(jīng)成為催化分解氯代芳烴類污染物的一種重要的 催化劑。近年來，新型高效氧化鐵催化劑的設(shè)計合成，已成為國內(nèi)外學(xué)者關(guān)注的熱點，但所 設(shè)計合成的催化劑為顆粒狀催化劑。這種顆粒狀催化劑通常裝填于催化床層中使用。由于 受傳質(zhì)限制，其轉(zhuǎn)化率不僅取決于顆粒大小，也取決于反應(yīng)器高度；一般要求反應(yīng)器直徑應(yīng) 為催化劑顆粒直徑的10倍以上，反應(yīng)器長徑比也應(yīng)在3-5以上。因此水平反應(yīng)器不適于使 用顆粒狀催化劑。另外，由于壓力波動或運行期間催化劑體積收縮，或其他機械因素會使催 化劑顆粒流動，易產(chǎn)生溝流。催化劑顆粒的內(nèi)擴散是影響催化反應(yīng)速度的又一傳質(zhì)限制。細(xì) 孔顆粒催化劑的活性表面主要在顆?？紫秲?nèi)部，當(dāng)反應(yīng)速度比反應(yīng)物向孔內(nèi)擴散速度快時 就會受到內(nèi)擴散的控制。顆粒狀催化劑床層因受床層高度和組分流速的影響，存在著床層 壓降較高的問題。 本發(fā)明就是針對上述問題，提供一種氧化鐵多孔整體式催化劑的制備方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供的技術(shù)方案是一種氧化鐵多孔整體式催化劑的制備方法，以所制備
的雙孔硅膠整體柱為模板，采用硬模板的方法，制備得到氧化鐵多孔整體式催化劑。 所制得的氧化鐵多孔整體式催化劑具有相互交聯(lián)的骨架和貫通的大孔，骨架中有
中孔。大孔骨架為0. 5-20 ii m，大孔孔徑0. 3-20 y m，中孔孔徑2-50nm。 作為模板的硅膠整體柱的制備方法以烷氧基硅烷為硅源，以聚乙二醇為大孔模
板劑，以氨水為中孔模板劑，采用改進(jìn)的溶膠-凝膠工藝，通過脫模、洗滌、干燥、焙燒制得
硅膠整體柱模板。 將硅膠整體柱置于熱縮管內(nèi)，加熱后將硅膠整體柱緊密包覆，在抽濾條件下，使硝 酸鹽溶液通過硅膠整體柱。之后抽濾、干燥、焙燒，重復(fù)多次至整體柱恒重。以氫氧化鈉溶 液溶解硅膠，制備得到氧化鐵多孔整體式催化劑。 本發(fā)明的氧化鐵多孔整體式催化劑具有獨特的多孔結(jié)構(gòu)，具有流體通透性高、易 于負(fù)載活性組分的特點?？讖浇Y(jié)構(gòu)易于調(diào)控，可使催化反應(yīng)具有很好的選擇性。
具體實施例方式
為更好理解本發(fā)明的內(nèi)容，下面通過實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明，但所舉之
例并不限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。
實施例l: 在抽濾瓶中加入一定量蒸餾水，硝酸，正硅酸乙酯(te0s)和聚乙二醇(peg)，并使
四者物質(zhì)的量之比，&0 : hno3 : teos : peg=14.7 : o.25 : i : 6.9x10—4，冰水浴攪
拌并伴隨真空抽氣lh至其完全溶解。將得到的溶膠緩慢倒入5ml塑料管內(nèi)，置于4(TC恒溫 水浴中反應(yīng)36h。取出硅膠柱，浸于0. OIM氨水中，12(TC水熱處理4h，7(TC干燥12h，嚴(yán)格 控制膠體失水速度，之后于箱式電阻爐內(nèi)焙燒，以rCmin—1的速率升溫至55(TC，恒溫4h， 制得雙孔硅膠整體柱。取長度2cm左右的整體柱，置于聚四氟乙烯熱縮管內(nèi)，于18(TC反應(yīng) 4h，完成對雙孔硅膠整體柱的包覆。用5mol/L Fe (n03) 3溶液，以0. lmL/min流速沖洗包覆 好的雙孔整體柱lh，取出雙孔整體柱后在12(TC下烘干至恒重，在60(TC高溫煅燒4h。重復(fù) 抽濾至焙燒這一過程多次至整體柱恒重。以氫氧化鈉溶液溶解整體柱的硅膠組分，烘干水 分，即得所制備的氧化鐵多孔整體式催化劑。
實施例2: 在抽濾瓶中加入一定量蒸餾水，硝酸，正硅酸乙酯(te0s)和聚乙二醇(peg)，并使
四者物質(zhì)的量之比，&0 : hno3 : teos : peg =14.7 : 0.25 : 1.1 : 6.9x10—4，冰水浴
攪拌并伴隨真空抽氣lh至其完全溶解。將得到的溶膠緩慢倒入8ml塑料管內(nèi)，置于4(TC恒 溫水浴中反應(yīng)36h。取出硅膠柱，浸于0.01M氨水中，120。C水熱處理4h，7(rC干燥12h，嚴(yán)格 控制膠體失水速度，之后于箱式電阻爐內(nèi)焙燒，以rCmin—1的速率升溫至55(TC，恒溫4h， 制得雙孔硅膠整體柱。取長度3cm左右的整體柱，置于聚四氟乙烯熱縮管內(nèi)，于16(TC反應(yīng) 6h，完成對雙孔硅膠整體柱的包覆。用4mol/L Fe (N03) 3溶液，以0. lmL/min流速沖洗包覆 好的雙孔整體柱2h，取出雙孔整體柱后在12(TC下烘干至恒重，在60(TC高溫煅燒4h。重復(fù) 抽濾至焙燒這一過程多次至整體柱恒重。以氫氧化鈉溶液溶解整體柱的硅膠組分，烘干水 分，即得所制備的氧化鐵多孔整體式催化劑。
實施例3: 在抽濾瓶中加入一定量蒸餾水，硝酸，正硅酸乙酯(teos)和聚乙二醇(peg)，并使
四者物質(zhì)的量之比，&0 : hno3 : teos : peg =14.7 : 0.25 : 1.1 : 7.0x10—4，冰水浴
攪拌并伴隨真空抽氣lh至其完全溶解。將得到的溶膠緩慢倒入6ml塑料管內(nèi)，置于4(TC恒 溫水浴中反應(yīng)36h。取出硅膠柱，浸于o. 02M氨水中，12(TC水熱處理4h，7(TC干燥12h，嚴(yán)格 控制膠體失水速度，之后于箱式電阻爐內(nèi)焙燒，以rCmin—1的速率升溫至55(TC，恒溫4h， 制得雙孔硅膠整體柱。取長度3cm左右的整體柱，置于聚四氟乙烯熱縮管內(nèi)，于18(TC反應(yīng) 4h，完成對雙孔硅膠整體柱的包覆。用5mol/L Fe (n03) 3溶液，以0. 5mL/min流速沖洗包覆 好的雙孔整體柱3h，取出雙孔整體柱后在12(tc下烘干至恒重，在60(tc高溫煅燒4h。重復(fù) 抽濾至焙燒這一過程多次至整體柱恒重。以氫氧化鈉溶液溶解整體柱的硅膠組分，烘干水 分，即得所制備的氧化鐵多孔整體式催化劑。
實施例4: 在抽濾瓶中加入一定量蒸餾水，硝酸，正硅酸乙酯(teos)和聚乙二醇(peg)，并使
四者物質(zhì)的量之比，&0 : hno3 : teos : peg =14.7 : 0.26 : 1.1 : 7.0x10—4，冰水浴
攪拌并伴隨真空抽氣lh至其完全溶解。將得到的溶膠緩慢倒入6ml塑料管內(nèi)，置于4(TC恒 溫水浴中反應(yīng)36h。取出硅膠柱，浸于0.01M氨水中，120。C水熱處理4h，7(rC干燥12h，嚴(yán)格 控制膠體失水速度，之后于箱式電阻爐內(nèi)焙燒，以rCmin—1的速率升溫至55(TC，恒溫4h，
4制得雙孔硅膠整體柱。取長度3cm左右的整體柱，置于聚四氟乙烯熱縮管內(nèi)，于18(TC反應(yīng) 4h，完成對雙孔硅膠整體柱的包覆。用4mol/L Fe (N03) 3溶液，以0. lmL/min流速沖洗包覆 好的雙孔整體柱2h，取出雙孔整體柱后在12(TC下烘干至恒重，在60(TC高溫煅燒4h。重復(fù) 抽濾至焙燒這一過程多次至整體柱恒重。以氫氧化鈉溶液溶解整體柱的硅膠組分，烘干水 分，即得所制備的氧化鐵多孔整體式催化劑。
權(quán)利要求
一種氧化鐵多孔整體式催化劑的制備方法，其特征在于，以雙孔硅膠整體柱為模板，采用硬模板的合成路線，通過將硝酸鐵導(dǎo)入雙孔硅膠整體柱模板的孔隙內(nèi)，經(jīng)干燥、焙燒、去除雙孔硅膠模板、干燥，制得氧化鐵多孔整體式催化劑。
2. 如權(quán)利要求1所述的一種氧化鐵多孔整體式催化劑的制備方法，其特征在于，以雙 孔硅膠整體柱為模板，該模板具有相互交聯(lián)的骨架和貫通的大孔。硅膠骨架具有中孔。大 孔骨架為0. 5-20 ii m，大孔孔徑0. 3-20 y m，中孔孔徑2-50nm。
3. 如權(quán)利要求1所述的一種氧化鐵多孔整體式催化劑的制備方法，其特征在于，氧化 鐵多孔整體式催化劑具有相互交聯(lián)的骨架和貫通的大孔。金屬氧化物骨架具有中孔。大孔 骨架為0. 5-20 ii m，大孔孔徑0. 3-20 y m，中孔孔徑2-50nm。
4. 如權(quán)利要求1所述的一種氧化鐵多孔整體式催化劑的制備方法，其特征在于，以硝 酸鐵為鐵源，將硝酸鐵導(dǎo)入雙孔硅膠整體柱模板的孔隙內(nèi)，經(jīng)干燥、焙燒、去除雙孔硅膠模 板、干燥，制得氧化鐵多孔整體式催化劑。
5. 如權(quán)利要求1所述的一種氧化鐵多孔整體式催化劑的制備方法，其特征在于，焙 燒生成氧化鐵的溫度為500-100(TC，最適宜的溫度范圍為550-60(TC，制得的氧化鐵為 a —FeA。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種氧化鐵多孔整體式催化劑的制備方法。以烷氧基硅烷為硅源，以聚乙二醇為大孔模板劑，以氨水為中孔模板劑，采用改進(jìn)的溶膠-凝膠工藝，通過脫模、洗滌、干燥、焙燒制得雙孔硅膠整體柱。以硅膠整體柱為模板，將其將置于熱縮管內(nèi)，加熱后將硅膠整體柱緊密包覆，在抽濾條件下，使硝酸鹽溶液通過硅膠整體柱。取出整體柱，抽濾、干燥、焙燒，重復(fù)抽濾至焙燒這一過程多次至整體柱恒重。以氫氧化鈉溶液溶解硅膠，制備得到氧化鐵多孔整體式催化劑。
文檔編號B01J35/00GK101733102SQ20081015283
公開日2010年6月16日 申請日期2008年11月5日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月5日
發(fā)明者盧媛, 孫權(quán), 孫紅文, 王淑榮, 馬小東 申請人:南開大學(xué)