【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及水處理，具體為鈰鋯負(fù)載鈦酸鈷固溶體納米球水處理催化劑及制備方法。
技術(shù)介紹
1、隨著工業(yè)化進(jìn)程的加快，水污染問題日益嚴(yán)重，其中，對(duì)硝基苯酚作為一種重要的有機(jī)污染物，廣泛應(yīng)用于染料、農(nóng)藥和藥物的生產(chǎn)，然而，對(duì)硝基苯酚具有毒性，如水生生物魚類和水生無脊椎動(dòng)物具有明顯的毒害作用，可能導(dǎo)致生物多樣性下降，而且對(duì)硝基苯酚的接觸和攝入可能引發(fā)人類中毒，長期接觸還可能導(dǎo)致更嚴(yán)重的健康問題。
2、傳統(tǒng)的水處理方法如化學(xué)沉淀、氧化還原和生物降解等在去除對(duì)硝基苯酚方面存在一定局限性，化學(xué)沉淀法對(duì)于對(duì)硝基苯酚的去除效果較差；氧化還原法雖然可以有效去除部分有機(jī)污染物，但在處理對(duì)硝基苯酚時(shí)，常常需要較強(qiáng)的氧化劑，且反應(yīng)條件苛刻；生物降解法對(duì)對(duì)硝基苯酚的降解能力有限，且受到水質(zhì)和溫度等環(huán)境因素的影響，在水處理領(lǐng)域，催化還原法是一種可以徹底解決水體污染，甚至變廢為寶的方法，利用硼氫化鈉將對(duì)硝基苯酚還原成化工產(chǎn)品，且催化材料可回收再利用，不會(huì)殘留在廢水中對(duì)環(huán)境造成二次污染。然而，在現(xiàn)有的催化處理方法中，大多數(shù)的催化材料僅在酸性條件下才能降解90％以上的對(duì)硝基苯酚，因此，本領(lǐng)域的技術(shù)人員提供了鈰鋯負(fù)載鈦酸鈷固溶體納米球水處理催化劑及制備方法，以解決上述
技術(shù)介紹
中提出的問題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、(一)解決的技術(shù)問題
2、針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本專利技術(shù)提供了鈰鋯負(fù)載鈦酸鈷固溶體納米球水處理催化劑及制備方法，解決了現(xiàn)有的催化處理方法中，大多數(shù)的催化材料僅在酸性條件下才能降解90％以上
3、(二)技術(shù)方案
4、為實(shí)現(xiàn)以上目的，本專利技術(shù)通過以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：鈰鋯負(fù)載鈦酸鈷固溶體納米球水處理催化劑，包括：納米球形四氧化三鐵、鈰鋯固溶液、鈦酸鈷和d-(-)-奎寧酸，其中納米球形四氧化三鐵為內(nèi)核，鈰鋯固溶體為電子傳輸中間層，鈦酸鈷為活性組分外層，d-(-)-奎寧酸為形貌控制劑，以四氧化三鐵內(nèi)核質(zhì)量為基準(zhǔn)，電子傳輸中間層的質(zhì)量百分含量為60％～80％，活性組分外層的質(zhì)量百分含量為20％～40％；其中，鈰鋯固溶體中的氧化鈰和氧化鋯的摩爾比為1:0.33～3。
5、鈰鋯負(fù)載鈦酸鈷固溶體納米球水處理催化劑的制備方法，包括以下步驟：
6、s1.鈰鋯固溶液包裹四氧化三鐵制備，稱取納米四氧化三鐵粉末、鈰鹽、鋯鹽、d-(-)-奎寧酸和去離子水混合均勻，然后置于水熱反應(yīng)釜中水熱反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后過濾干燥，再高溫焙燒得到鈰鋯固溶體包裹四氧化三鐵粉末；
7、s2.鈦酸鈷固溶體制備，稱取乙酸、去離子水和無水乙醇置于敞口燒杯中攪拌均勻，然后加入鈦鹽、鈷鹽和s1步驟中制得的鈰鋯固溶體包裹四氧化三鐵粉末攪拌均勻形成混合漿液，再將混合漿液置于水浴鍋中不停攪拌，待混合漿液中的鈦鹽水解完全后加入d-(-)-奎寧酸并置于水熱反應(yīng)釜中水熱反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后過濾干燥，再高溫焙燒得到鈦酸鈷固溶體催化劑。
8、優(yōu)選的，所述s1步驟中的納米四氧化三鐵粉末的微觀粒徑尺寸為300～400mm，鈰鹽為氯化鈰或六水合硝酸鈰，鋯鹽為硝酸鋯或八水合氧氯化鋯。
9、優(yōu)選的，所述s1步驟中納米四氧化三鐵粉末、d-(-)-奎寧酸和去離子水的質(zhì)量比為1:0.02～0.05:20～40。
10、優(yōu)選的，所述s1步驟中水熱反應(yīng)的溫度為140至160攝氏度，水熱反應(yīng)的時(shí)間為4至8小時(shí)，干燥的溫度為80至100攝氏度，干燥的時(shí)間為6至12小時(shí)，高溫焙燒的溫度為500至600攝氏度，高溫焙燒的時(shí)間為2至4小時(shí)。
11、優(yōu)選的，所述s2步驟中的鈦鹽為鈦酸四丁酯或鈦酸四乙脂，鈷鹽為硝酸鈷或氯化鈷。
12、優(yōu)選的，所述s2步驟中鈦鹽、乙酸、去離子水、無水乙醇和d-(-)-奎寧酸的質(zhì)量比為1:5～10:2～5:40～60:0.01～0.03。
13、優(yōu)選的，所述s2步驟中水浴鍋的溫度為60至80攝氏度，攪拌的速率為50-100r/min，鈦酸水解的時(shí)間為12至24小時(shí)。
14、優(yōu)選的，所述s2步驟中水熱反應(yīng)的溫度為120至140攝氏度，水熱反應(yīng)的時(shí)間為6至12小時(shí)，干燥的溫度為80至100攝氏度，干燥的時(shí)間為6至12小時(shí)，高溫焙燒的溫度為500至600攝氏度，高溫焙燒的時(shí)間為2至4小時(shí)。
15、根據(jù)權(quán)利要求1所述的鈰鋯負(fù)載鈦酸鈷固溶體納米球水處理催化劑在催化還原水中有機(jī)污染物方面的應(yīng)用，所述有機(jī)污染物為對(duì)硝基苯酚。
16、(三)有益效果
17、本專利技術(shù)提供了鈰鋯負(fù)載鈦酸鈷固溶體納米球水處理催化劑及制備方法。
18、具備以下有益效果：
19、1、本專利技術(shù)中，該催化劑以四氧化三鐵納米球?yàn)閮?nèi)核，能夠保障催化材料在使用過程中的回收與重復(fù)利用，優(yōu)異氧化還原性能、儲(chǔ)釋氧性能和電子傳輸性能的鈰鋯固溶體作為電子傳輸中間層，能夠保障催化材料優(yōu)異的氧化還原性能，增強(qiáng)催化效果。
20、2、本專利技術(shù)中，鈦酸鈷既具有表面酸性也具有優(yōu)異的催化還原性能，能夠保障催化性能，d-(-)-奎寧酸能夠保障鈰鋯固溶體和鈦酸鈷在四氧化三鐵納米球表面均勻生長，維持其納米球形貌，從而促進(jìn)比表面積的增大，最終保障對(duì)硝基苯酚的吸附與活化。
21、3、本專利技術(shù)中，該催化劑組分環(huán)境友好，制備工藝簡單，性價(jià)比高，同時(shí)具有較高的機(jī)械強(qiáng)度，可有效降低水污染治理的運(yùn)行成本，具有較強(qiáng)的應(yīng)用推廣價(jià)值。
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1.鈰鋯負(fù)載鈦酸鈷固溶體納米球水處理催化劑，其特征在于：包括：納米球形四氧化三鐵、鈰鋯固溶液、鈦酸鈷和D-(-)-奎寧酸，其中納米球形四氧化三鐵為內(nèi)核，鈰鋯固溶體為電子傳輸中間層，鈦酸鈷為活性組分外層，D-(-)-奎寧酸為形貌控制劑，以四氧化三鐵內(nèi)核質(zhì)量為基準(zhǔn)，電子傳輸中間層的質(zhì)量百分含量為60％～80％，活性組分外層的質(zhì)量百分含量為20％～40％；其中，鈰鋯固溶體中的氧化鈰和氧化鋯的摩爾比為1：(0.33～3)。
2.鈰鋯負(fù)載鈦酸鈷固溶體納米球水處理催化劑的制備方法，其特征在于：包括以下步驟：
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鈰鋯負(fù)載鈦酸鈷固溶體納米球水處理催化劑的制備方法，其特征在于：所述S1步驟中的納米四氧化三鐵粉末的微觀粒徑尺寸為300～400mm，鈰鹽為氯化鈰或六水合硝酸鈰，鋯鹽為硝酸鋯或八水合氧氯化鋯。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鈰鋯負(fù)載鈦酸鈷固溶體納米球水處理催化劑的制備方法，其特征在于：所述S1步驟中納米四氧化三鐵粉末、D-(-)-奎寧酸和去離子水的質(zhì)量比為1：(0.02～0.05)：(20～40)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鈰鋯負(fù)載鈦酸鈷固溶體納米球水處理催化劑的制備方法，其特征在于：所述S2步驟中的鈦鹽為鈦酸四丁酯或鈦酸四乙脂，鈷鹽為硝酸鈷或氯化鈷。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鈰鋯負(fù)載鈦酸鈷固溶體納米球水處理催化劑的制備方法，其特征在于：所述S2步驟中鈦鹽、乙酸、去離子水、無水乙醇和D-(-)-奎寧酸的質(zhì)量比為1：(5～10)：(2～5)：(40～60)：(0.01～0.03)。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鈰鋯負(fù)載鈦酸鈷固溶體納米球水處理催化劑的制備方法，其特征在于：所述S2步驟中水浴鍋的溫度為60至80攝氏度，攪拌的速率為50-100r/min，鈦酸水解的時(shí)間為12至24小時(shí)。
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鈰鋯負(fù)載鈦酸鈷固溶體納米球水處理催化劑的制備方法，其特征在于：所述S2步驟中水熱反應(yīng)的溫度為120至140攝氏度，水熱反應(yīng)的時(shí)間為6至12小時(shí)，干燥的溫度為80至100攝氏度，干燥的時(shí)間為6至12小時(shí)，高溫焙燒的溫度為500至600攝氏度，高溫焙燒的時(shí)間為2至4小時(shí)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鈰鋯負(fù)載鈦酸鈷固溶體納米球水處理催化劑在催化還原水中有機(jī)污染物方面的應(yīng)用，所述有機(jī)污染物為對(duì)硝基苯酚。
...【技術(shù)特征摘要】
1.鈰鋯負(fù)載鈦酸鈷固溶體納米球水處理催化劑，其特征在于：包括：納米球形四氧化三鐵、鈰鋯固溶液、鈦酸鈷和d-(-)-奎寧酸，其中納米球形四氧化三鐵為內(nèi)核，鈰鋯固溶體為電子傳輸中間層，鈦酸鈷為活性組分外層，d-(-)-奎寧酸為形貌控制劑，以四氧化三鐵內(nèi)核質(zhì)量為基準(zhǔn)，電子傳輸中間層的質(zhì)量百分含量為60％～80％，活性組分外層的質(zhì)量百分含量為20％～40％；其中，鈰鋯固溶體中的氧化鈰和氧化鋯的摩爾比為1：(0.33～3)。
2.鈰鋯負(fù)載鈦酸鈷固溶體納米球水處理催化劑的制備方法，其特征在于：包括以下步驟：
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鈰鋯負(fù)載鈦酸鈷固溶體納米球水處理催化劑的制備方法，其特征在于：所述s1步驟中的納米四氧化三鐵粉末的微觀粒徑尺寸為300～400mm，鈰鹽為氯化鈰或六水合硝酸鈰，鋯鹽為硝酸鋯或八水合氧氯化鋯。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鈰鋯負(fù)載鈦酸鈷固溶體納米球水處理催化劑的制備方法，其特征在于：所述s1步驟中納米四氧化三鐵粉末、d-(-)-奎寧酸和去離子水的質(zhì)量比為1：(0.02～0.05)：(20～40)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鈰鋯負(fù)載鈦酸鈷固溶體納米球水處理催化劑的制備方法，其特征在于：所述s1步驟中水熱反應(yīng)的溫度為140至160攝氏度，水熱反應(yīng)的時(shí)間為4至8小時(shí)，干燥的溫度為80至100攝氏度，...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：孫雨，徐海濤，李妍妍，金奇杰，安曉潔，周冉冉，紀(jì)雪梅，徐慕濤，國憲虎，盧俊，
申請(專利權(quán))人：山東省水利科學(xué)研究院，
類型：發(fā)明
國別省市：
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