【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于催化膜制備，涉及一種多通道ni/cm陶瓷催化膜的制備方法。
技術介紹
1、對硝基苯酚是一種芳香族硝基化合物，是一種持久性的有害污染物，廣泛存在于各種工業和農業污水中。微量的對硝基苯酚就會對人類健康和自然環境造成重大危害。目前處理對硝基苯酚的常用策略是在室溫下將其轉化為其他成分，例如對氨基苯酚。對氨基苯酚是制藥工業中必不可少的中間體，其毒性不到對硝基苯酚的1/500。近年來，貴金屬及其合金（pd，au和ag）、過渡金屬氧化物、雜化材料等已經被應用于對硝基苯酚的催化還原。雖然貴金屬催化劑的催化活性很高，但該材料的成本和稀缺性仍然限制了它們的應用。同時，為了提高活性，通常將貴金屬負載在細粒度載體上，這些粉末催化劑在使用過程中容易失活，而且催化劑的回收再利用過程復雜、回收率低，導致生產成本升高。?因此，開發高效的新型催化材料用于對硝基苯酚還原備受關注。
2、催化膜是一類將活性組分負載到多孔膜的表面或孔道內的材料，膜內無數相互連接的孔道，可以為活性組分和反應分子提供有效負載位點。與傳統的間歇式反應相比，催化膜為基礎的流通模式的化學反應發生在膜孔內，由于擴散距離更短，濃度邊界層更薄，從而使得傳質更有效。同時，在催化膜參與的反應過程中，可以省略催化劑的分離和回收工藝，提高生產效率和催化劑的使用壽命。mofs作為一類通過交替連接金屬離子或小金屬團簇與有機配體構成的晶體多孔材料，具有高比表面積和多孔結構等優勢，且孔結構可調、易于功能化。這些優勢使得mofs在催化領域展現出巨大的潛力，為開發新型高效催化材料提供了豐富的資源
技術實現思路
1、本專利技術針對傳統催化膜制備中存在的問題提出一種新型的多通道ni/cm陶瓷催化膜的制備方法。
2、為了達到上述目的，本專利技術是采用下述的技術方案實現的：
3、一種多通道ni/cm陶瓷催化膜的制備方法，步驟如下。
4、步驟一：將1,3,5-苯三甲酸加入去離子水、n,n-二甲基甲酰胺、乙二醇的三元混合溶劑中，充分攪拌溶解，得到混合液a。
5、步驟二：將六水合硝酸鎳加入混合液a中，充分攪拌溶解，得到混合液b。
6、步驟三：將預處理后的陶瓷膜浸泡于混合液b中，密封條件下進行水熱反應，反應結束后冷卻至室溫；取出陶瓷膜并依次用n,n-二甲基甲酰胺、乙醇超聲洗滌，真空干燥，得到多通道ni-btc/cm陶瓷膜。
7、步驟四：將多通道ni-btc/cm陶瓷膜在氫氬混合氣氛下進行煅燒，得到多通道ni/cm陶瓷催化膜。
8、作為優選，步驟一混合液a中1,3,5-苯三甲酸的濃度為0.02-0.03mol/l；步驟二混合液b中六水合硝酸鎳的濃度為0.035-0.065mol/l。
9、作為優選，步驟三中所述陶瓷膜的預處理過程為：將陶瓷膜放置于去離子水中，煮沸處理4-6h，煮沸處理結束后，90-100℃下進行干燥，干燥時間至少為8h；水熱反應溫度為140-160℃，水熱反應時間為8-12h；n,n-二甲基甲酰胺超聲洗滌時間為10-16min，乙醇超聲洗滌時間為15-45min，真空干燥溫度為75-85℃，干燥時間為10-14h。
10、作為優選，步驟四中氫氬混合氣中氫氣的體積分數為8-11%，煅燒溫度為400-470℃,升溫速率為3-8℃/min，升溫至煅燒溫度后，煅燒時間為2-4h。
11、本專利技術提出上述方法制備得到的多通道ni/cm陶瓷催化膜應用在對硝基苯酚選擇性加氫還原制對氨基苯酚中。
12、所述對硝基苯酚選擇性催化加氫還原制對氨基苯酚的反應過程可以為為間歇式或連續式。連續式反應即催化膜保持原位不動，反應液連續進料，經催化膜催化反應后，反應產物持續輸出。整個催化反應過程中不需要進行催化劑的分離。間歇式反應時，催化膜可以多次回收使用，然后將新鮮的反應液加入反應釜后采用回收的多通道ni/cm陶瓷催化膜進行催化，回收方式為：反應結束后將催化膜取出，置于去離子水中浸泡20-40min即可直接使用，也無需額外進行催化劑分離操作。
13、本專利技術通過改變有機配體1,3,5-苯三甲酸與金屬源六水合硝酸鎳的摩爾比、水熱溫度、水熱時間以及煅燒溫度，成功地將ni-btc負載在多通道陶瓷膜基底的表面以及孔道內，并通過在還原性氣氛中煅燒使得陶瓷膜的表面以及孔道內原位形成鎳納米顆粒，成功制備得到高效的鎳基催化膜。在高溫水熱體系下，由于水熱過程中產生的氣壓，使得前驅體溶液在壓力的作用下滲透進入膜孔，由于膜孔自身大小限制可以實現ni-btc在膜孔中的限域生長。ni-btc不僅可以通過物理吸附的方式與膜基底產生相互作用，其中的鎳離子還可能與膜中的氧原子形成配位鍵，使得ni-btc更穩定地負載在膜的表面以及孔道中，不易脫落。此外，ni-btc在膜中的沉積導致膜表面的微觀結構發生變化，形成特定的界面層。另外，在高溫煅燒過程中，前驅體表面形成的特定界面層，能通過表面擴散遷移到陶瓷膜基底的內部。當達到膜表面及孔道內ni-btc的分解溫度時，具有還原性的氫氣和碳基質同時將鎳離子原位還原成鎳金屬單質。在還原性氣氛中煅燒使得催化劑與陶瓷膜之間的化學鍵更牢固，進而增強兩者之間的結合力，又由于膜孔的分散性以及大量羥基的存在能夠有效地避免鎳納米顆粒的遷移，從而確保粒度較小的鎳納米顆粒在膜上的高分散性。因此，本專利技術所采用的鎳基催化膜的制備技術，不僅提高了活性組分在膜上的負載量，增強了活性組分與膜之間的結合力，還更有利于形成粒度較小、分散性更好的鎳納米顆粒，進而提高催化膜的催化性能。
14、與現有技術相比，本專利技術的優點和積極效果在于：
15、1.?本專利技術采用水熱法在多通道陶瓷膜基底上直接原位生長ni-btc，經后續煅燒形成的ni/cm催化膜具有良好的選擇性加氫催化性能。
16、2.本專利技術所制備的多通道ni/cm陶瓷催化膜表面以及孔道內都具有活性組分ni納米顆粒，大大增加了活性組分的負載量，進而提高了催化效率。
17、3.本專利技術制備的多通道ni/cm陶瓷催化膜具有優異的循環穩定性，催化膜循環反應多次后活性仍保持穩定。
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1.一種多通道Ni/CM陶瓷催化膜的制備方法，其特征在于，步驟如下：
2.根據權利要求1所述多通道Ni/CM陶瓷催化膜的制備方法，其特征在于，步驟一混合液A中1,3,5-苯三甲酸的濃度為0.02-0.03mol/L；步驟二混合液B中六水合硝酸鎳的濃度為0.035-0.065mol/L。
3.根據權利要求1所述多通道Ni/CM陶瓷催化膜的制備方法，其特征在于，步驟三中所述陶瓷膜的預處理過程為：將陶瓷膜放置于去離子水中，煮沸處理4-6h，煮沸處理結束后，90-100℃下進行干燥，干燥時間至少為8h；水熱反應溫度為140-160℃，水熱反應時間為8-12h；N,N-二甲基甲酰胺超聲洗滌時間為10-16min，乙醇超聲洗滌時間為15-45min，真空干燥溫度為75-85℃，干燥時間為10-14h。
4.根據權利要求1所述多通道Ni/CM陶瓷催化膜的制備方法，其特征在于，步驟四中氫氬混合氣中氫氣的體積分數為8-11%，煅燒溫度為400-470℃，煅燒時間為2-4h。
5.權利要求1-4中任意一項方法制備得到的多通道Ni/CM陶瓷催化膜應用在對
6.根據權利要求5所述應用，其特征在于，對硝基苯酚選擇性催化加氫還原制對氨基苯酚的反應過程為間歇式或連續式。
7.根據權利要求6所述應用，其特征在于，采用回收的多通道Ni/CM陶瓷催化膜進行催化，回收方式為：反應結束后將催化膜取出，置于去離子水中浸泡20-40min。
...【技術特征摘要】
1.一種多通道ni/cm陶瓷催化膜的制備方法，其特征在于，步驟如下：
2.根據權利要求1所述多通道ni/cm陶瓷催化膜的制備方法，其特征在于，步驟一混合液a中1,3,5-苯三甲酸的濃度為0.02-0.03mol/l；步驟二混合液b中六水合硝酸鎳的濃度為0.035-0.065mol/l。
3.根據權利要求1所述多通道ni/cm陶瓷催化膜的制備方法，其特征在于，步驟三中所述陶瓷膜的預處理過程為：將陶瓷膜放置于去離子水中，煮沸處理4-6h，煮沸處理結束后，90-100℃下進行干燥，干燥時間至少為8h；水熱反應溫度為140-160℃，水熱反應時間為8-12h；n,n-二甲基甲酰胺超聲洗滌時間為10-16min，乙醇超聲洗滌時間為15-45m...
【專利技術屬性】
技術研發人員：陳日志，陳蘭蘭，姜紅，張久選，屈正炎，唐振辰，邢衛紅，
申請(專利權)人：南京工業大學，
類型：發明
國別省市：
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