CN104190402A - 铈掺杂催化剂材料及其制备方法和应用 - Google Patents

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滕飞
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Abstract

本发明的目的是提供铈掺杂催化剂材料及其制备方法和应用，该材料制备方法简单可行，制备的材料性能优越。该铈掺杂催化剂材料在催化降解有机污染物方面的应用。该催化剂在无需进一步加工处理的情况下即可实现“零能耗”的降解污水中的有机污染物。铈掺杂催化剂材料的制备方法，该方法包括以下步骤：a、水热合成法合成出纯相的MoO3；b、采用浸渍煅烧法合成出Ce掺杂的MoO3材料。该催化剂能够在无光照条件而且无需加热条件下，高效地降解环境有机污染物，且最佳掺杂量的降解活性比纯相MoO3提高100倍以上，具有良好的应用前景。

Description

铈掺杂催化剂材料及其制备方法和应用
技术领域：
    本发明涉及Ce/MoO3催化剂的技术领域，特别涉及一种铈掺杂催化剂材料的制备及其催化降解有机污染物活性领域。
背景技术：
染料废水是较难处理的工业废水之一，同时也是造成水环境污染的主要污染源。染料的降解方法主要有生物法、物理法、化学法（陈婵维等，2010）。但因目前技术方面的原因，生物法运行起来不稳定、应用范围也较小，因此该方法在实际应用中遇到一系列困难。而对于物理法处理有机废水，大都采用吸附技术使污染物从一相向另一相转移，但实际上并未实现污染物的降解。因此越来越多的研究者将目光聚焦在化学处理方法上，例如许多研究者利用光催化技术处理有机染料，但光催化剂在降解有机物过程中需要提供大量的光能，有的催化剂在可见光下效率较低，有些光催化剂尽管有较高降解效率，但仅限于紫外光响应，因此，太阳能利用率较低，而且需要光学系统，成本较高，因此，本研究旨在开发出无需光照无需其它能量注入的“零能耗”催化剂体系，以达到有效降解有机污染物的目的。
Ce掺杂的MoO3材料降解活性与Ce掺杂量有着密切关系，因此研究Ce掺杂的MoO3材料的简单合成方法和Ce的掺杂量与活性之间的关系成为研究的重点。赵顺曾在研究中报道了Ce掺杂的材料能够降解阳离子型的污染物藏红T（2009，Fast catalytic degradation of organic dye with air and MoO3:Ce nanofibers under room condition），但是该篇文章的降解需要源源不断的向系统里充氧，因而有必然要进行改进。
发明内容：
本发明的目的是提供一种铈掺杂催化剂材料的制备方法，该材料制备方法简单可行，制备的材料性能优越。
本发明的另一目的是提供铈掺杂催化剂材料。
本发明的还一目的是提供该铈掺杂催化剂材料在催化降解有机污染物方面的应用。该催化剂在无需进一步加工处理的情况下即可实现“零能耗”的降解污水中的有机污染物。
本发明的具体技术方案如下：
1）在水中加入钼酸铵，搅拌，形成钼酸铵溶液，备用，其中水和钼酸铵的重量体积为618 g /10000L;
2）在搅拌条件下，加入稀硝酸，搅拌3-5min后倒入高压釜，放进170-190°C烘箱，其中稀硝酸与钼酸铵溶液的体积比1:5-1：7；
3）20-30小时后出烘箱，冷却至室温后用蒸馏水洗涤3次，离心沉淀，干燥得MoO3；
4 ）称取上述MoO3溶于硝酸铈溶液中，使MoO3与硝酸铈的质量比为8-10：1,磁力搅拌12h； 
5）上述溶液于120°C下烘干3-4 h后，置于管式炉中300°C - 500°C高温煅烧3h。
所述的铈掺杂催化剂材料，其中，步骤2）中稀硝酸的浓度为2.2mol/L。
所述的铈掺杂催化剂材料，其中，步骤3）中沉淀于120°C条件下干燥3h。
所述的铈掺杂催化剂材料，其中，步骤4）中硝酸铈溶液的浓度为0.8-1.0mg/ml。
上述所述方法制备的为铈掺杂催化剂材料。
所述的铈掺杂催化剂材料在催化降解有机污染物方面的应用。
所述的应用，具体为该铈掺杂催化剂材料对阳离子型染料亚甲基蓝的、阴离子型的甲基橙，及其混合染料中的应用。
本发明的有益效果：
1、与现有技术中赵顺研究的Ce掺杂的材料相比，本发明材料的降解时，只需常温常压下不需要任何形式的充氧设备，同时本发明的合成方法相对简单可行。更重要的是，该材料对阳离子型染料亚甲基蓝的、阴离子型的甲基橙，及其混合染料都有很好的降解活性，该材料价廉、高效、节能，具有明显实际应用价值。
2最佳掺杂量的掺杂材料与纯相的MoO3催化剂相比，活性提高100倍以上，说明Ce掺杂材料的有机污染物的降解能力很高。
3、该掺杂型材料Ce/MoO3制备方法简单易行，结合传统的水热法和浸渍煅烧法即可实现掺杂材料的制备。
4、该掺杂材料能够实现“零能耗” 降解水中污染物，与其他降解污水中有机物的方法相比，具有很大的节能优势，同时操作简单，具有很好的应用潜力。
附图说明:
图1为不同掺杂量的催化剂与纯相催化剂降解亚甲基蓝的活性对比图。
其中横坐标代表降解时间，纵坐标为亚甲基蓝降解比例。
图2为图1的动力学曲线图。
其横坐标为反应时间，图中k为反应动力学常数，k值越大代表降解效率越高。
由图2中的k值可知最佳掺杂量的降解活性与纯相MoO3相比提高了100倍以上。可知合适量Ce掺杂对该催化剂的活性提高至关重要。
具体实施方式
 
实施例一：
本发明的催化剂是掺杂型催化剂。其中主组分为为MoO3，改性的掺杂组分为CeO2。掺杂型催化剂Ce/MoO3的制备方法采用水热法结合浸渍煅烧法，即水热法合成出MoO3，并采用浸渍煅烧法制备出Ce/MoO3掺杂材料。
取0.6180g钼酸铵溶于10ml水中，搅拌溶解，再加入1.59ml浓度为2.2mol/L的稀硝酸，搅拌3分钟，将溶液移入60ml高压釜中，并将高压釜放入烘箱加热至180°C，24小时后取出。冷却至室温后，用蒸馏水洗涤3次，离心沉淀，将固体粉末置于120°C条件下加热3h至干燥，制得MoO3样品。
称取0.15g上述MoO3样品，加入1.66ml浓度为11.4mg/ml的硝酸铈溶液，并加水至20ml，搅拌浸渍12h后，于120°C下烘干3 h，再置于管式炉中于400°C下煅烧3h，即得Ce（5）/MoO3催化剂材料（其中5为CeO2在MoO3中的质量百分数）。
实施例二：
本发明的催化剂是掺杂型催化剂。其中主组分为为MoO3，改性的掺杂组分为CeO2。掺杂型催化剂Ce/MoO3的制备方法采用水热法结合浸渍煅烧法，即水热法合成出MoO3，并采用浸渍煅烧法制备出Ce/MoO3掺杂材料。
取0.6180g钼酸铵溶于10ml水中，搅拌溶解，再加入1.59ml浓度为2.2mol/L的稀硝酸，搅拌3分钟，将溶液移入60ml高压釜中，并将高压釜放入烘箱加热至180°C，24小时后取出。冷却至室温后，用蒸馏水洗涤3次，离心沉淀，将固体粉末置于120°C条件下加热3h至干燥，制得MoO3样品。
称取0.15g上述样品3份，分别加入3.32 ml,6.64ml，13.28ml的硝酸铈溶液（浓度为11.4mg/ml），并加水至20ml，搅拌浸渍12h后，于120°C下烘干4 h，再置于管式炉中于450°C下煅烧3h，即得Ce（10）/MoO3，Ce（20）/MoO3， Ce（40）/MoO3催化剂材料（其中10, 20, 40为CeO2在MoO3中的质量百分数）。
实施例三：
本发明公开了的新型Ce掺杂型MoO3催化剂，该催化剂能够在无光照条件而且无需加热条件下，高效地降解环境有机污染物，且最佳掺杂量的降解活性比纯相MoO3提高100倍以上，具有良好的应用前景。
该样品则能在室温下降解亚阳离子型染料亚甲基蓝的、阴离子型的甲基橙，及其混合染料的应用。
图1、图2以亚甲基蓝作为特征污染物，常温常压下无需任何充氧设备条件下，加入该掺杂催化剂，考查不同掺杂量的催化降解活性。图1中横坐标为降解时间，纵坐标为亚甲基蓝降解比例。
由图2中的k值可知最佳掺杂量的降解活性与纯相MoO3相比提高了100倍以上。可知合适量Ce掺杂对该催化剂的活性提高至关重要。其中横坐标为降解时间，纵坐标为降解比例的对数值，图中k值越大代表降解效率越高。

Claims (7)

1.一种铈掺杂催化剂材料的制备方法，该方法包括以下步骤： a、水热合成法合成出纯相的MoO3；
b、采用浸渍煅烧法合成出Ce掺杂的MoO3材料；
具体步骤如下：
1）在水中加入钼酸铵，搅拌，形成钼酸铵溶液，备用，其中水和钼酸铵的重量体积为618 g /10000L;
2）在搅拌条件下，加入稀硝酸，搅拌3-5min后倒入高压釜，放进170-190°C烘箱，其中稀硝酸与钼酸铵溶液的体积比1:5-1：7；
3）20-30小时后出烘箱，冷却至室温后用蒸馏水洗涤3次，离心沉淀，干燥得MoO3；
4 ）称取上述MoO3溶于硝酸铈溶液中，使MoO3与硝酸铈的质量比为8-10：1,磁力搅拌12h； 
5）上述溶液于120°C下烘干3-4 h后，置于管式炉中300°C - 500°C高温煅烧3h。
2.根据权利要求1所述铈掺杂催化剂材料，其中，步骤2）中稀硝酸的浓度为2.2mol/L。
3.根据权利要求1所述铈掺杂催化剂材料，其中，步骤3）中沉淀于120°C条件下干燥3h。
4.根据权利要求1所述铈掺杂催化剂材料，其中，步骤4）中硝酸铈溶液的浓度为0.8-1.0mg/ml。
5.权利要求1、2 、3或4所述方法制备的铈掺杂催化剂材料。
6.权利要求5所述铈掺杂催化剂材料在催化降解有机污染物方面的应用。
7.根据权利要求6所述的应用，具体为该铈掺杂催化剂材料对阳离子型染料亚甲基蓝的、阴离子型的甲基橙，及其混合染料中的应用。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106587154A (zh) * 2016-11-16 2017-04-26 济南大学 一种铈元素掺杂的三氧化钼纳米条带气敏材料的制备方法
CN106976909A (zh) * 2017-01-19 2017-07-25 青岛科技大学 一种六方相h‑MoO3微米棒的制备方法和光催化应用
CN113134212A (zh) * 2021-05-07 2021-07-20 南京信息工程大学 一种Mn0.6Ce0.4O2催化剂在室温下对微塑料的降解性能
CN113181898A (zh) * 2021-03-31 2021-07-30 南京信息工程大学 一种低温降解低密度聚乙烯的催化剂及其应用
CN114181068A (zh) * 2021-11-25 2022-03-15 江西省科学院能源研究所 一种铈掺杂草酸铜纳米材料及其制备方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6093676A (en) * 1993-10-26 2000-07-25 E. Heller & Company Photocatalyst-binder compositions
CN101125683A (zh) * 2007-07-14 2008-02-20 安徽大学 光催化净水材料MoO3的制备方法及其应用
CN102068996A (zh) * 2011-02-22 2011-05-25 哈尔滨工业大学 CdS/MoO3复合光催化剂及其制备方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6093676A (en) * 1993-10-26 2000-07-25 E. Heller & Company Photocatalyst-binder compositions
CN101125683A (zh) * 2007-07-14 2008-02-20 安徽大学 光催化净水材料MoO3的制备方法及其应用
CN102068996A (zh) * 2011-02-22 2011-05-25 哈尔滨工业大学 CdS/MoO3复合光催化剂及其制备方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
WEI LI ET AL: ""Fast catalytic degradation of organic dye with air and MoO3:Ce nanofibers under room condition"", 《APPLIED CATALYSIS B: ENVIRONMENTAL》 *
YUJIAN JIN ET AL: ""Highly efficient degradation of dye pollutants by Ce-doped MoO3 catalyst at room temperature"", 《DALTON TRANSACTIONS》 *

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106587154A (zh) * 2016-11-16 2017-04-26 济南大学 一种铈元素掺杂的三氧化钼纳米条带气敏材料的制备方法
CN106976909A (zh) * 2017-01-19 2017-07-25 青岛科技大学 一种六方相h‑MoO3微米棒的制备方法和光催化应用
CN113181898A (zh) * 2021-03-31 2021-07-30 南京信息工程大学 一种低温降解低密度聚乙烯的催化剂及其应用
CN113134212A (zh) * 2021-05-07 2021-07-20 南京信息工程大学 一种Mn0.6Ce0.4O2催化剂在室温下对微塑料的降解性能
CN113134212B (zh) * 2021-05-07 2022-06-03 南京信息工程大学 一种Mn0.6Ce0.4O2催化剂在室温下对微塑料的降解性能
CN114181068A (zh) * 2021-11-25 2022-03-15 江西省科学院能源研究所 一种铈掺杂草酸铜纳米材料及其制备方法

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