CN111282579B - 一种钕钐掺杂NiO/MgO复合物负载铂催化剂制备方法和应用 - Google Patents

一种钕钐掺杂NiO/MgO复合物负载铂催化剂制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种钕钐掺杂NiO/MgO复合物负载铂催化剂制备方法和应用。该催化剂的制备是在分散剂和表面活性剂的调节下，硝酸镍浸渍氧化镁制备出NiO/MgO复合物，通过NiO/MgO、稀土复合物及介孔碳共混掺杂稀土，再通过沉积沉淀法和氢气还原负载贵金属铂，制备出高比表面积(100～130m2/g)和热稳定性高(>650℃)的钕钐掺杂镍镁复合物负载铂催化剂Pt/Nd‑Sm/NiO/MgO。本发明制备的催化剂对高空速(60,000h‑1～100,000h‑1)和低浓度苯(500ppm～1000ppm)和甲醛(50ppm～100ppm)具有较高的消除效率。本发明制备催化剂具有原材料廉价、催化剂制备工艺简单、实用性强，完全消除VOCs温度低、效率高、无二次污染等优点。

Description

一种钕钐掺杂NiO/MgO复合物负载铂催化剂制备方法和应用
技术领域
本发明涉及一种用于催化燃烧消除消除挥发性有机物(VOCs，苯和甲醛为代表)的钕和钐掺杂的镍镁复合氧化物负载铂Pt/Nd-Sm/NiO/MgO催化剂的制备，及其用于低温高效催化燃烧消除VOCs。
背景技术
苯系物是VOCs的主要成分之一。它通常包括苯、甲苯、乙苯、邻二甲苯等八种化合物，其中苯系物已经被美国环保署(USEPA)制定的大气有毒污染物名单列为优先控制污染物。空气中的苯系物可以通过呼吸道、消化道和皮肤进入人体，导致人体呈现种种不适，从而诱发疾病进而致癌，其对环境和人体健康造成较大的影响。甲醛(HCHO)是一种典型的挥发性有机化合物(VOCs)，来源主要有建筑材料，塑料，水泥和油漆等。长时间暴露于含有甲醛的空气中会对人体的健康造成严重的危害，因此，消除苯系物和甲醛是亟待解决的挥发性有机物(VOCs)处理问题。VOCs的处理技术主要是焚烧，焚烧处理的方式有直接燃烧和催化燃烧两种，直接燃烧生成的产物易造成二次污染，催化燃烧是借助催化剂使苯系物在较低的起燃温度下进行无焰燃烧分解为二氧化碳和水蒸气。由于苯和甲苯为苯系物中为最难催化燃烧消除的物种，所以本发明以苯和甲苯代表苯系物，用苯和甲醛代表VOCs气体。目前国内外对苯系物的催化燃烧消除研究较少，而且完全催化消除苯系物的反应温度较高。例如：韩国Gon SeoO课题组研究发表的“The effect of mass transfer on the catalyticcombustion of benzene and methane over palladium catalysts supported onporous materials”(Catal.Today,83(2003)131–139)论文中，在空速为60,000h-1，苯的浓度为10,000ppm时(空速低于本发明的100,000h-1，苯浓度高于本发明的1000ppm)，使用FAU沸石、MCM-41和KIT-1负载Pd催化剂对苯进行催化燃烧反应，其完全催化燃烧消除苯的温度大多在300℃以上。
本项目制备的钕钐掺杂镍镁复合物(Nd-Sm/NiO/MgO)载体，因有多孔结构、具有混合价态的镍镁离子、表面的酸碱性温和及具有优良的离子交换性能，成为继沸石型四面体分子筛之后又一个新的研究热点。作为一种新型的功能材料，已有报道负载型NiO/MgO在催化热分解和氧化有机物中都具有较为理想的催化活性，因而具有广阔地工业应用前景。
本项目的实施得到：国家自然科学基金项目(编号：21277008；20777005)；国家重点研发计划(2I005011201702)的资助，也是这些项目的研究内容。
发明内容
本发明的目的是提供一种使用廉价硝酸镍和MgO为原料，使用分散剂和表面活性剂调节，通过浸渍法制备NiO/MgO复合物，再通过NiO/MgO、稀土配合物和介孔碳负载稀土，再通过沉积沉淀法和氢气还原负载贵金属铂，制备出高比表面积和高热稳定性的钕钐掺杂的镍镁复合氧化物负载铂Pt/Nd-Sm/NiO/MgO催化剂，并将其用于低温催化燃烧消除VOCs。
本发明提供一种用于催化燃烧消除苯系物催化剂的制备方法。
(1)本发明所提供的上述催化剂的制备方法，包括如下步骤：
将50～100mL浓度为8～10mg/L的聚丙烯酸PAA溶液加入50～100mL浓度为1.5～2.0mol/L的D-葡萄糖溶液中，其中D-葡萄糖：PAA比值为(10-15)mol：2g，充分混合搅拌均匀，形成混合溶液。将0.1g–0.5g的Ni(NO3)2·6H2O和5-10g比表面积为20-40m2/g的MgO固体粉末同时加到以上混合溶液中，其中n[Ni(NO3)2]：n[MgO]摩尔比为0.002～0.005：1。充分混合搅拌，并以5-9W/cm2的强度超声1～2h，再持续搅拌24-48h，然后80～90℃旋转蒸发将溶剂蒸发掉，得到固体物质，去离子水洗涤致中性，再用乙醇洗涤，再放入烘箱，90-120℃干燥12-24h，并在流动空气中在700-800℃焙烧10-12h。得到NiO/MgO。
将50-100mL浓度为0.03～0.09mol/L的4-乙烯基苯甲酸的乙醇溶液加入到三口烧瓶中搅拌均匀，并加热到60–70℃。另外，将50～100mL浓度为0.01～0.03mol/L的氯化钕NdCl3·6H2O溶液和等体积浓度为0.01～0.03mol/L的氯化钐SmCl3·6H2O溶液混合均匀形成溶液，其中n[NdCl3]：n[SmCl3]＝1：1，在不断搅拌下将其滴入以上三口烧瓶的乙醇溶液中。其中，n[NdCl3]：n[4-乙烯基苯甲酸]＝1mol：(3-4)mol，并同时用氨水调节溶液的pH＝7-8，产生白色沉淀，继续搅拌6-12h，滤出沉淀，用去离子水洗涤至无Cl-及pH值中性，然后再用乙醇洗涤，得到4-乙烯基苯甲酸根稀土配合物Nd-Sm(C9H7O2)3·2H2O。
将NiO/MgO、Nd-Sm(C9H7O2)3·2H2O和FDU-16(Yan Meng,Dong Gu,Fuqiang Zhang,Yifeng Shi,Haifeng Yang,Zheng Li,Chengzhong Yu,Bo Tu,and Dongyuan Zhao,Angew.Chem.Int.Ed.2005,44,7053–7059)加入到50-100mL水中，NiO/MgO浓度为5-10g/L，其中Nd-Sm(C9H7O2)3·2H2O：NiO/MgO：FDU-16＝(0.002～0.005)mol：1g：(0.5-1.0)g，充分搅拌，并以5-9W/cm2的强度超声1～2h，再持续搅拌24-48h，然后80～90℃旋转蒸发将溶剂蒸发掉，得到固体物质，去离子水洗涤致中性，再用乙醇洗涤，再放入烘箱，90-120℃干燥12-24h，并在流动空气中在700-800℃焙烧10-12h，得到Nd-Sm/NiO/MgO。
将Nd-Sm/NiO/MgO加入到50～100mL浓度为0.01～0.05mol/L的H2PtCl6水溶液中，其中[H2PtCl6]：Nd-Sm/NiO/MgO比为(0.002～0.005)mol：1g，充分搅拌，然后将0.2-0.5g的尿素添加到以上浆液中，直至pH＝9，并在室温下搅拌5-10h。然后将混合物加热至80–90℃持续12-24h。将产物离心并用去离子水洗涤至中性。在80-100℃干燥12-24h，并在流动空气中在700-800℃加热12-24h。然后在H2和Ar氩气的混合气氛下的管式炉瓷舟中于700-800℃进行处理4-5h，H2和Ar氩气的混合气氛中氩气体积百分含量为5％；升温速率为5℃min-1。自然冷却至室温后，将热处理过的样品在盐酸溶液HCl中洗涤12-24h。最终，将样品离心分离，用去离子水洗涤数次，然后在于80-100℃干燥，得到所得产物Pt/Nd-Sm/NiO/MgO。
(2)本发明还提供一种所述催化剂在低温催化燃烧消除苯系物中的应用。
苯(或甲醛)的催化燃烧消除反应在固定床石英管反应器中进行。石英反应管，外径为10mm，催化剂填装量100mg。通入苯(或甲醛)与空气的混合气，其中苯(或甲醛)浓度为500ppm～1000ppm，甲醛浓度为50ppm～100ppm，气流空速为60,000h-1～100,000h-1。气相色谱TCD检测反应尾气CO2和CO，FID检测苯(或甲醛)和其它有机物种的含量。本发明的效果是：在以上苯(或甲醛)的浓度和空速下，本发明所制备催化剂具有较高的低温催化燃烧消除活性，在200℃～260℃时，可以完全将苯转化成无毒物CO2和H2O，在此温度下，100小时内保持苯或甲醛消除率>90％。制备催化剂所使用原料硝酸镍和MgO价格便宜，而且催化剂制备过程简单，不负载其它金属或贵金属。本发明不需要附加任何燃料，直接利用空气中O2为氧化剂，具有原材料经济实惠、使用过程能耗低、操作简便、反应条件温和、可减少二次污染以及可连续工作等优点。
附图说明
图1本发明实施例1、2、3和4制备的Pt/Nd-Sm/NiO/MgO的XRD图
图2本发明实施例1、2、3和4制备的Pt/Nd-Sm/NiO/MgO的苯催化燃烧活性
图3本发明实施例1、2、3和4制备的Pt/Nd-Sm/NiO/MgO的甲醛催化燃烧活性
图4本发明实施例4制备的Pt/Nd-Sm/NiO/MgO-I催化剂对苯催化燃烧稳定性
图5本发明实施例4制备的Pt/Nd-Sm/NiO/MgO-I催化剂甲醛催化燃烧稳定性
具体实施方式
实施例1
(1)本发明所提供的上述催化剂的制备方法，包括如下步骤：
将50mL浓度为8mg/L的聚丙烯酸PAA溶液加入50mL浓度为1.5mol/L的D-葡萄糖溶液中，其中D-葡萄糖：PAA比值为10mol：2g，充分混合搅拌均匀，形成混合溶液。将0.1g的Ni(NO3)2·6H2O和5g比表面积为20-40m2/g的MgO固体粉末同时加到以上混合溶液中，其中n[Ni(NO3)2]：n[MgO]摩尔比为0.002：1。充分混合搅拌，并以5W/cm2的强度超声1h，再持续搅拌24h，然后80℃旋转蒸发将溶剂蒸发掉，得到固体物质，去离子水洗涤致中性，再用乙醇洗涤，再放入烘箱，90℃干燥12h，并在流动空气中在700℃焙烧10h。得到NiO/MgO。
将50mL浓度为0.03mol/L的4-乙烯基苯甲酸的乙醇溶液加入到三口烧瓶中搅拌均匀，并加热到60℃。另外，将50mL浓度为0.01mol/L的氯化钕NdCl3·6H2O溶液和等体积浓度为0.01mol/L的氯化钐SmCl3·6H2O溶液混合均匀形成溶液，其中n[NdCl3]：n[SmCl3]＝1：1，在不断搅拌下将其滴入以上三口烧瓶的乙醇溶液中。其中，n[NdCl3]：n[4-乙烯基苯甲酸]＝1mol：3mol，并同时用氨水调节溶液的pH＝7，产生白色沉淀，继续搅拌6h，滤出沉淀，用去离子水洗涤至无Cl-及pH值中性，然后再用乙醇洗涤，得到4-乙烯基苯甲酸根稀土配合物Nd-Sm(C9H7O2)3·2H2O。
将NiO/MgO、Nd-Sm(C9H7O2)3·2H2O和FDU-16(Yan Meng,Dong Gu,Fuqiang Zhang,YifengShi,Haifeng Yang,Zheng Li,Chengzhong Yu,Bo Tu,and Dongyuan Zhao,Angew.Chem.Int.Ed.2005,44,7053–7059)加入到50mL水中，NiO/MgO浓度为5g/L，其中Nd-Sm(C9H7O2)3·2H2O：NiO/MgO：FDU-16＝0.002mol：1g：0.5g，充分搅拌，并以5W/cm2的强度超声1h，再持续搅拌24h，然后80℃旋转蒸发将溶剂蒸发掉，得到固体物质，去离子水洗涤致中性，再用乙醇洗涤，再放入烘箱，90℃干燥12h，并在流动空气中在700℃焙烧10h，得到Nd-Sm/NiO/MgO。
将Nd-Sm/NiO/MgO加入到50mL浓度为0.01mol/L的H2PtCl6水溶液中，其中[H2PtCl6]：Nd-Sm/NiO/MgO比为0.002mol：1g，充分搅拌，然后将0.2g的尿素添加到以上浆液中，直至pH＝9，并在室温下搅拌5h。然后将混合物加热至80℃持续12h。将产物离心并用去离子水洗涤至中性。在80℃干燥12h，并在流动空气中在700℃加热12h。然后在H2和Ar氩气的混合气氛下的管式炉瓷舟中于700℃进行处理4h，H2和Ar氩气的混合气氛中氩气体积百分含量为5％；升温速率为5℃min-1。自然冷却至室温后，将热处理过的样品在盐酸溶液HCl中洗涤12h。最终，将样品离心分离，用去离子水洗涤数次，然后在于80℃干燥，得到所得产物Pt/Nd-Sm/NiO/MgO-I。
(2)催化剂活性评价。苯浓度为500ppm，甲醛浓度为50ppm，气流空速为60,000h-1。气相色谱TCD检测反应尾气CO2和CO，FID检测苯和其它有机物种的含量。本发明实施例1所制得催化剂完全催化燃烧消除苯(苯100％转化)的温度为225℃，205℃时苯的转化率达到50％，当温度在185℃～225℃的范围内，苯转化率直线升高直至达到100％，在苯的催化燃烧消除反应中，苯完全转化成CO2和H2O；反应温度为115℃时甲醛的转化率达到50％，150℃时，甲醛的转化率达到100％，反应产物仅有CO2和H2O。
实施例2
(1)本发明所提供的上述催化剂的制备方法，包括如下步骤：
将70mL浓度为8mg/L的聚丙烯酸PAA溶液加入80mL浓度为1.7mol/L的D-葡萄糖溶液中，其中D-葡萄糖：PAA比值为13mol：2g，充分混合搅拌均匀，形成混合溶液。将0.3g的Ni(NO3)2·6H2O和7g比表面积为20-40m2/g的MgO固体粉末同时加到以上混合溶液中，其中n[Ni(NO3)2]：n[MgO]摩尔比为0.003：1。充分混合搅拌，并以6W/cm2的强度超声1h，再持续搅拌24h，然后80℃旋转蒸发将溶剂蒸发掉，得到固体物质，去离子水洗涤致中性，再用乙醇洗涤，再放入烘箱，100℃干燥12h，并在流动空气中在700℃焙烧10h。得到NiO/MgO。
将70mL浓度为0.05mol/L的4-乙烯基苯甲酸的乙醇溶液加入到三口烧瓶中搅拌均匀，并加热到60℃。另外，将70mL浓度为0.02mol/L的氯化钕NdCl3·6H2O溶液和等体积浓度为0.02mol/L的氯化钐SmCl3·6H2O溶液混合均匀形成溶液，其中n[NdCl3]：n[SmCl3]＝1：1，在不断搅拌下将其滴入以上三口烧瓶的乙醇溶液中。其中，n[NdCl3]：n[4-乙烯基苯甲酸]＝1mol：3mol，并同时用氨水调节溶液的pH＝7，产生白色沉淀，继续搅拌8h，滤出沉淀，用去离子水洗涤至无Cl-及pH值中性，然后再用乙醇洗涤，得到4-乙烯基苯甲酸根稀土配合物Nd-Sm(C9H7O2)3·2H2O。
将NiO/MgO、Nd-Sm(C9H7O2)3·2H2O和FDU-16(Yan Meng,Dong Gu,Fuqiang Zhang,Yifeng Shi,Haifeng Yang,Zheng Li,Chengzhong Yu,Bo Tu,and Dongyuan Zhao,Angew.Chem.Int.Ed.2005,44,7053–7059)加入到50-100mL水中，NiO/MgO浓度为7g/L，其中Nd-Sm(C9H7O2)3·2H2O：NiO/MgO：FDU-16＝0.003mol：1g：0.7g，充分搅拌，并以6W/cm2的强度超声1h，再持续搅拌24h，然后80℃旋转蒸发将溶剂蒸发掉，得到固体物质，去离子水洗涤致中性，再用乙醇洗涤，再放入烘箱，100℃干燥12h，并在流动空气中在700℃焙烧10h，得到Nd-Sm/NiO/MgO。
将Nd-Sm/NiO/MgO加入到70mL浓度为0.03mol/L的H2PtCl6水溶液中，其中[H2PtCl6]：Nd-Sm/NiO/MgO比为0.003mol：1g，充分搅拌，然后将0.3g的尿素添加到以上浆液中，直至pH＝9，并在室温下搅拌7h。然后将混合物加热至80℃持续12h。将产物离心并用去离子水洗涤至中性。在90℃干燥12h，并在流动空气中在700℃加热12h。然后在H2和Ar氩气的混合气氛下的管式炉瓷舟中于700℃进行处理4h，H2和Ar氩气的混合气氛中氩气体积百分含量为5％；升温速率为5℃min-1。自然冷却至室温后，将热处理过的样品在盐酸溶液HCl中洗涤12h。最终，将样品离心分离，用去离子水洗涤数次，然后在于80℃干燥，得到所得产物Pt/Nd-Sm/NiO/MgO-II。
(2)催化剂活性评价。苯浓度为500ppm，甲醛浓度为50ppm，气流空速为60,000h-1。气相色谱TCD检测反应尾气CO2和CO，FID检测甲苯或甲醛和其它有机物种的含量。本发明实施例2所制得催化剂完全催化燃烧消除苯(苯100％转化)的温度为260℃，240℃时苯的转化率达到50％，当温度在220℃～260℃的范围内，苯转化率直线升高直至达到100％，在苯的催化燃烧消除反应中，苯完全转化成CO2和H2O；反应温度为170℃时甲醛的转化率达到50％，220℃时，甲醛的转化率达到100％，反应产物仅有CO2和H2O。
实施例3
(1)本发明所提供的上述催化剂的制备方法，包括如下步骤：
将90mL浓度为8～10mg/L的聚丙烯酸PAA溶液加入90mL浓度为1.9mol/L的D-葡萄糖溶液中，其中D-葡萄糖：PAA比值为14mol：2g，充分混合搅拌均匀，形成混合溶液。将0.4g的Ni(NO3)2·6H2O和9g比表面积为20-40m2/g的MgO固体粉末同时加到以上混合溶液中，其中n[Ni(NO3)2]：n[MgO]摩尔比为0.004：1。充分混合搅拌，并以8W/cm2的强度超声2h，再持续搅拌36h，然后90℃旋转蒸发将溶剂蒸发掉，得到固体物质，去离子水洗涤致中性，再用乙醇洗涤，再放入烘箱，110℃干燥12h，并在流动空气中在800℃焙烧12h。得到NiO/MgO。
将90mL浓度为0.08mol/L的4-乙烯基苯甲酸的乙醇溶液加入到三口烧瓶中搅拌均匀，并加热到70℃。另外，将90mL浓度为0.025mol/L的氯化钕NdCl3·6H2O溶液和等体积浓度为0.025mol/L的氯化钐SmCl3·6H2O溶液混合均匀形成溶液，其中n[NdCl3]：n[SmCl3]＝1：1，在不断搅拌下将其滴入以上三口烧瓶的乙醇溶液中。其中，n[NdCl3]：n[4-乙烯基苯甲酸]＝1mol：4mol，并同时用氨水调节溶液的pH＝8，产生白色沉淀，继续搅拌10h，滤出沉淀，用去离子水洗涤至无Cl-及pH值中性，然后再用乙醇洗涤，得到4-乙烯基苯甲酸根稀土配合物Nd-Sm(C9H7O2)3·2H2O。
将NiO/MgO、Nd-Sm(C9H7O2)3·2H2O和FDU-16(Yan Meng,Dong Gu,Fuqiang Zhang,Yifeng Shi,Haifeng Yang,Zheng Li,Chengzhong Yu,Bo Tu,and Dongyuan Zhao,Angew.Chem.Int.Ed.2005,44,7053–7059)加入到50-100mL水中，NiO/MgO浓度为9g/L，其中Nd-Sm(C9H7O2)3·2H2O：NiO/MgO：FDU-16＝0.004mol：1g：0.9g，充分搅拌，并以9W/cm2的强度超声2h，再持续搅拌40h，然后90℃旋转蒸发将溶剂蒸发掉，得到固体物质，去离子水洗涤致中性，再用乙醇洗涤，再放入烘箱，110℃干燥20h，并在流动空气中在800℃焙烧12h，得到Nd-Sm/NiO/MgO。
将Nd-Sm/NiO/MgO加入到90mL浓度为0.04mol/L的H2PtCl6水溶液中，其中[H2PtCl6]：Nd-Sm/NiO/MgO比为0.004mol：1g，充分搅拌，然后将0.4g的尿素添加到以上浆液中，直至pH＝9，并在室温下搅拌9h。然后将混合物加热至90℃持续24h。将产物离心并用去离子水洗涤至中性。在90℃干燥12h，并在流动空气中在800℃加热24h。然后在H2和Ar氩气的混合气氛下的管式炉瓷舟中于800℃进行处理5h，H2和Ar氩气的混合气氛中氩气体积百分含量为5％；升温速率为5℃min-1。自然冷却至室温后，将热处理过的样品在盐酸溶液HCl中洗涤24h。最终，将样品离心分离，用去离子水洗涤数次，然后在于100℃干燥，得到所得产物Pt/Nd-Sm/NiO/MgO-III。
(2)催化剂活性评价。苯浓度为1000ppm，甲醛浓度为100ppm，气流空速为100,000h-1。气相色谱TCD检测反应尾气CO2和CO，FID检测苯和其它有机物种的含量。本发明实施例3所制得催化剂完全催化燃烧消除苯(苯100％转化)的温度为260℃，210℃时苯的转化率达到50％，当温度在180℃～260℃的范围内，苯转化率直线升高直至达到100％，在苯的催化燃烧消除反应中，苯完全转化成CO2和H2O；反应温度为140℃时甲醛的转化率达到50％，180℃时，甲醛的转化率达到100％，反应产物仅有CO2和H2O。
实施例4
(1)本发明所提供的上述催化剂的制备方法，包括如下步骤：
将100mL浓度为10mg/L的聚丙烯酸PAA溶液加入100mL浓度为2.0mol/L的D-葡萄糖溶液中，其中D-葡萄糖：PAA比值为15mol：2g，充分混合搅拌均匀，形成混合溶液。将0.5g的Ni(NO3)2·6H2O和10g比表面积为20-40m2/g的MgO固体粉末同时加到以上混合溶液中，其中n[Ni(NO3)2]：n[MgO]摩尔比为0.005：1。充分混合搅拌，并以9W/cm2的强度超声2h，再持续搅拌48h，然后90℃旋转蒸发将溶剂蒸发掉，得到固体物质，去离子水洗涤致中性，再用乙醇洗涤，再放入烘箱，120℃干燥24h，并在流动空气中在800℃焙烧10-12h。得到NiO/MgO。
将100mL浓度为0.09mol/L的4-乙烯基苯甲酸的乙醇溶液加入到三口烧瓶中搅拌均匀，并加热到70℃。另外，将100mL浓度为0.03mol/L的氯化钕NdCl3·6H2O溶液和等体积浓度为0.03mol/L的氯化钐SmCl3·6H2O溶液混合均匀形成溶液，其中n[NdCl3]：n[SmCl3]＝1：1，在不断搅拌下将其滴入以上三口烧瓶的乙醇溶液中。其中，n[NdCl3]：n[4-乙烯基苯甲酸]＝1mol：4mol，并同时用氨水调节溶液的pH＝8，产生白色沉淀，继续搅拌12h，滤出沉淀，用去离子水洗涤至无Cl-及pH值中性，然后再用乙醇洗涤，得到4-乙烯基苯甲酸根稀土配合物Nd-Sm(C9H7O2)3·2H2O。
将NiO/MgO、Nd-Sm(C9H7O2)3·2H2O和FDU-16(Yan Meng,Dong Gu,Fuqiang Zhang,Yifeng Shi,Haifeng Yang,Zheng Li,Chengzhong Yu,Bo Tu,and Dongyuan Zhao,Angew.Chem.Int.Ed.2005,44,7053–7059)加入到100mL水中，NiO/MgO浓度为10g/L，其中Nd-Sm(C9H7O2)3·2H2O：NiO/MgO：FDU-16＝0.005mol：1g：1.0g，充分搅拌，并以9W/cm2的强度超声2h，再持续搅拌48h，然后90℃旋转蒸发将溶剂蒸发掉，得到固体物质，去离子水洗涤致中性，再用乙醇洗涤，再放入烘箱，120℃干燥24h，并在流动空气中在800℃焙烧12h，得到Nd-Sm/NiO/MgO。
将Nd-Sm/NiO/MgO加入到100mL浓度为0.05mol/L的H2PtCl6水溶液中，其中[H2PtCl6]：Nd-Sm/NiO/MgO比为0.005mol：1g，充分搅拌，然后将0.5g的尿素添加到以上浆液中，直至pH＝9，并在室温下搅拌10h。然后将混合物加热至90℃持续24h。将产物离心并用去离子水洗涤至中性。在100℃干燥24h，并在流动空气中在800℃加热24h。然后在H2和Ar氩气的混合气氛下的管式炉瓷舟中于800℃进行处理5h，H2和Ar氩气的混合气氛中氩气体积百分含量为5％；升温速率为5℃min-1。自然冷却至室温后，将热处理过的样品在盐酸溶液HCl中洗涤24h。最终，将样品离心分离，用去离子水洗涤数次，然后在于100℃干燥，得到所得产物Pt/Nd-Sm/NiO/MgO-IV。
(2)催化剂活性评价。苯系物浓度为1000ppm，甲醛浓度为100ppm，气流空速为100,000h-1。气相色谱TCD检测反应尾气CO2和CO，FID检测苯和其它有机物种的含量。本发明实施例4所制得催化剂完全催化燃烧消除苯(苯100％转化)的温度为250℃，215℃时苯的转化率达到50％，当温度在210℃～250℃的范围内，苯转化率直线升高直至达到100％，在苯的催化燃烧消除反应中，苯完全转化成CO2和H2O；反应温度为155℃时甲醛的转化率达到50％，220℃时，甲醛的转化率达到100％，反应产物仅有CO2和H2O。

Claims (3)

1.一种钕钐掺杂NiO/MgO复合物负载铂催化剂制备方法，其特征在于：
将50～100mL浓度为8～10mg/L的聚丙烯酸PAA溶液加入50～100mL浓度为1.5～2.0mol/L的D-葡萄糖溶液中，其中D-葡萄糖：PAA比值为(10-15)mol：2g，充分混合搅拌均匀，形成混合溶液；将0.1g–0.5g的Ni(NO3)2·6H2O和5-10g比表面积为20-40m2/g的MgO固体粉末同时加到以上混合溶液中，其中n[Ni(NO3)2]：n[MgO]摩尔比为0.002～0.005：1；充分混合搅拌，并以5-9W/cm2的强度超声1～2h，再持续搅拌24-48h，然后80～90℃旋转蒸发将溶剂蒸发掉，得到固体物质，去离子水洗涤致中性，再用乙醇洗涤，再放入烘箱，90-120℃干燥12-24h，并在流动空气中在700-800℃焙烧10-12h；得到NiO/MgO；
将50-100mL浓度为0.03～0.09mol/L的4-乙烯基苯甲酸的乙醇溶液加入到三口烧瓶中搅拌均匀，并加热到60–70℃；另外，将50～100mL浓度为0.01～0.03mol/L的氯化钕NdCl3·6H2O溶液和等体积浓度为0.01～0.03mol/L的氯化钐SmCl3·6H2O溶液混合均匀形成溶液，其中n[NdCl3]：n[SmCl3]＝1：1，在不断搅拌下将其滴入以上三口烧瓶的乙醇溶液中；其中，n[NdCl3]：n[4-乙烯基苯甲酸]＝1mol：(3-4)mol，并同时用氨水调节溶液的pH＝7-8，产生白色沉淀，继续搅拌6-12h，滤出沉淀，用去离子水洗涤至无Cl-及pH值中性，然后再用乙醇洗涤，得到4-乙烯基苯甲酸根稀土配合物Nd-Sm(C9H7O2)3·2H2O；
将NiO/MgO、Nd-Sm(C9H7O2)3·2H2O和FDU-16加入到50-100mL水中，NiO/MgO浓度为5-10g/L，其中Nd-Sm(C9H7O2)3·2H2O：NiO/MgO：FDU-16＝(0.002～0.005)mol：1g：(0.5-1.0)g，充分搅拌，并以5-9W/cm2的强度超声1～2h，再持续搅拌24-48h，然后80～90℃旋转蒸发将溶剂蒸发掉，得到固体物质，去离子水洗涤致中性，再用乙醇洗涤，再放入烘箱，90-120℃干燥12-24h，并在流动空气中在700-800℃焙烧10-12h，得到Nd-Sm/NiO/MgO；
将Nd-Sm/NiO/MgO加入到50～100mL浓度为0.01～0.05mol/L的H2PtCl6水溶液中，其中[H2PtCl6]：Nd-Sm/NiO/MgO比为(0.002～0.005)mol：1g，充分搅拌，然后添加0.2-0.5g的尿素直至pH＝9，并在室温下搅拌5-10h；然后将混合物加热至80–90℃持续12-24h；将产物离心并用去离子水洗涤至中性；在80-100℃干燥12-24h，并在流动空气中在700-800℃加热12-24h；然后在H2和Ar氩气的混合气氛下的管式炉瓷舟中于700-800℃进行处理4-5h，H2和Ar氩气的混合气氛中氩气体积百分含量为5％；升温速率为5℃min-1；自然冷却至室温后，将热处理过的样品在盐酸溶液HCl中洗涤12-24h；最终，将样品离心分离，用去离子水洗涤数次，然后在于80-100℃干燥，得到所得产物Pt/Nd-Sm/NiO/MgO。
2.根据权利要求1所述制备方法制备的催化剂在消除挥发性有机物中的应用，其特征在于：将上述催化剂放在连续流动固定床装置中通入苯或甲醛与空气混合气进行反应；反应压力为常压～2MPa，反应空速为60,000h-1～100,000h-1，空气与苯或甲醛混合气中，苯的浓度为500ppm～1000ppm，反应温度25～300℃；或甲醛的浓度为50ppm～100ppm，反应温度25～250℃。
3.根据权利要求2所述应用，其特征在于：上述空气混合气中空气为配置的标准气，其N2：O2体积比为79：21。
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