一种氧化钛-蛭石-纳米锌-活性炭复合载体的制备方法
技术领域
本发明涉及一种氧化钛-蛭石-纳米锌-活性炭复合载体的制备方法。
背景技术
负载型催化剂是现有技术中常规的催化剂结构类型,活性炭因其具有高比表面积而被用于催化剂载体材料,通过浸渍等负载方式使催化活性组分担载在活性炭表面上,从而形成负载型催化剂。蛭石由于具有特殊的结构而表现出优异的吸附性、流变性和催化性能等,在很多领域尤其是催化领域日益收到研究者的关注。二氧化钛作为催化剂载体是近年来发展起来的,常用的二氧化钛载体类型如P-25。
现有技术中活性炭、蛭石或二氧化钛大多是单独用作催化剂载体的,目前还没有将四种材料复合在一起,且具有特定孔结构和比表面积的载体的相关报道。
发明内容
本发明的目的在于提供一种氧化钛-蛭石-纳米锌-活性炭复合载体的制备方法,包括如下步骤:
a)取120重量份的椰壳,经破碎,超微粉碎机粉碎和超微磨粉机细化后,获得粒度约为200-300目的粉末颗粒;
b)取100重量份的蛭石,经粉碎机粉碎,筛分,将筛分后的粉末颗粒置于马弗炉中,以10℃/min的升温速率,升温至280℃,保温2小时,冷却至室温后,将焙烧后的粉末用0.5mol/L的硝酸锌溶液浸泡10h,其中Zn2+与蛭石粉的浸泡比例为0.5mmol/g,浸泡后离心处理,取出固体物质,向其中加入无水乙醇搅匀,然后在60℃水浴条件下向其中滴加浓度为1.5mol/L的KBH4溶液,控制滴加速度,确保KBH4与Zn2+充分反应,Zn2+反应完毕后继续搅拌0.5~1h;之后对反应及搅拌完成后的悬浮液进行离心处理,并将离心后的沉淀物用无水乙醇洗涤3~5次,然后将沉淀物在40℃的条件下低温烘干,然后研磨过400目筛,得到粒径≤400目的蛭石-纳米锌复合材料;
c)取钛酸异丙酯50ml,在搅拌状态下向其中加入100ml乙醇,而后加入10mlHNO3和10ml蒸馏水,混合搅拌2小时,获得二氧化钛溶胶,将步骤b)获得的蛭石-纳米锌复合材料加入该溶胶中,充分搅拌1小时,而后将该混合物置于马弗炉中400℃焙烧,获得氧化钛-纳米锌-蛭石;
d)将步骤a)获得的粉末颗粒和步骤c)获得的氧化钛-纳米锌-蛭石混合,向该混合物中加入100ml的PEG-2000,充分搅拌1小时,而后将混合物置于马弗炉中,以10℃/min的升温速率加热到800℃炭化,保温2小时,停止加热后,通入氮气保护,缓慢降温至室温,获得氧化钛-蛭石-纳米锌-活性炭复合载体。
步骤a)的粉末颗粒粒度为250目。
步骤d)的降温时间为3小时。
本发明的有益效果:
本发明的复合载体中蛭石组分经过酸改性和高温改性两个步骤,使改性后的蛭石具有最大的比表面积。
本发明的复合载体包含活性炭、纳米锌、蛭石和氧化钛四种组分,以PEG-2000作为复合催化剂的扩孔剂,经特定的改性、复合、扩孔工艺,制得具有特殊孔结构和高比表面积的载体材料。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
取120重量份的椰壳,经破碎,超微粉碎机粉碎和超微磨粉机细化后,获得粒度为200目的粉末颗粒;
取100重量份的蛭石,经粉碎机粉碎,筛分,将筛分后的粉末颗粒置于马弗炉中,以10℃/min的升温速率,升温至280℃,保温2小时,冷却至室温后,将焙烧后的粉末用0.5mol/L的硝酸锌溶液浸泡10h,其中Zn2+与蛭石粉的浸泡比例为0.5mmol/g,浸泡后离心处理,取出固体物质,向其中加入无水乙醇搅匀,然后在60℃水浴条件下向其中滴加浓度为1.5mol/L的KBH4溶液,控制滴加速度,确保KBH4与Zn2+充分反应,Zn2+反应完毕后继续搅拌0.5h;之后对反应及搅拌完成后的悬浮液进行离心处理,并将离心后的沉淀物用无水乙醇洗涤3~5次,然后将沉淀物在40℃的条件下低温烘干,然后研磨过400目筛,得到粒径≤400目的蛭石-纳米锌复合材料;
取钛酸异丙酯50ml,在搅拌状态下向其中加入100ml乙醇,而后加入10mlHNO3和10ml蒸馏水,混合搅拌2小时,获得二氧化钛溶胶,将步骤b)获得的蛭石-纳米锌复合材料加入该溶胶中,充分搅拌1小时,而后将该混合物置于马弗炉中400℃焙烧,获得氧化钛-纳米锌-蛭石;将步骤a)获得的粉末颗粒和步骤c)获得的氧化钛-纳米锌-蛭石混合,向该混合物中加入100ml的PEG-2000,充分搅拌1小时,而后将混合物置于马弗炉中,以10℃/min的升温速率加热到800℃炭化,保温2小时,停止加热后,通入氮气保护,缓慢降温至室温,获得氧化钛-蛭石-纳米锌-活性炭复合载体。
实施例2
取120重量份的椰壳,经破碎,超微粉碎机粉碎和超微磨粉机细化后,获得粒度为300目的粉末颗粒;
取100重量份的蛭石,经粉碎机粉碎,筛分,将筛分后的粉末颗粒置于马弗炉中,以10℃/min的升温速率,升温至280℃,保温2小时,冷却至室温后,将焙烧后的粉末用0.5mol/L的硝酸锌溶液浸泡10h,其中Zn2+与蛭石粉的浸泡比例为0.5mmol/g,浸泡后离心处理,取出固体物质,向其中加入无水乙醇搅匀,然后在60℃水浴条件下向其中滴加浓度为1.5mol/L的KBH4溶液,控制滴加速度,确保KBH4与Zn2+充分反应,Zn2+反应完毕后继续搅拌1h;之后对反应及搅拌完成后的悬浮液进行离心处理,并将离心后的沉淀物用无水乙醇洗涤3~5次,然后将沉淀物在40℃的条件下低温烘干,然后研磨过400目筛,得到粒径≤400目的蛭石-纳米锌复合材料;
取钛酸异丙酯50ml,在搅拌状态下向其中加入100ml乙醇,而后加入10mlHNO3和10ml蒸馏水,混合搅拌2小时,获得二氧化钛溶胶,将步骤b)获得的蛭石-纳米锌复合材料加入该溶胶中,充分搅拌1小时,而后将该混合物置于马弗炉中400℃焙烧,获得氧化钛-纳米锌-蛭石;将步骤a)获得的粉末颗粒和步骤c)获得的氧化钛-纳米锌-蛭石混合,向该混合物中加入100ml的PEG-2000,充分搅拌1小时,而后将混合物置于马弗炉中,以10℃/min的升温速率加热到800℃炭化,保温2小时,停止加热后,通入氮气保护,缓慢降温至室温,获得氧化钛-蛭石-纳米锌-活性炭复合载体,
样品 |
比表面积(m2/g) |
孔容(cm3/g) |
实施例1 |
1812 |
1.25 |
实施例2 |
1836 |
1.32 |