CN112675862A - 一种金属酞菁改性氧化锌催化剂的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于环保材料领域，涉及一种金属酞菁改性氧化锌催化剂的制备方法，其包括以下步骤：a.将锌盐溶于甲醇中，搅拌至均匀，得到溶液A。b.将2‑甲基咪唑溶于甲醇中，搅拌均匀，得到溶液B。c.A溶液与B溶液混合。d.所得混合溶液离心，用洗涤剂混洗离心三次。e.所得产物在200℃～280℃下真空焙烧12～24h，得到2‑甲基咪唑锌盐。f.所得2‑甲基咪唑锌盐与金属酞菁单体机械混合至200目。g.在350℃～500℃下焙烧1～6h，得到金属酞菁改性氧化锌催化剂。本发明提供的金属酞菁改性氧化锌催化剂具有原料廉价易得、制备过程简单且适用范围广的优点。

Description

一种金属酞菁改性氧化锌催化剂的制备方法
技术领域
本发明属于环保材料领域，具体地说，它涉及一种金属酞菁改性氧化锌催化剂的制备方法。
背景技术
作为现代工业蓬勃发展的标志之一，化石燃料的开采与利用，严重影响了人类的生活，在化石燃料利用的同时产生了大量的有害物都不同程度地污染着我们的水、土壤和空气环境。所以，寻求一种绿色、安全、无二次污染的优质能源是解决当前资源与环境问题的关键所在。太阳能作为一种廉价、清洁、安全、绿色的可再生能源逐渐被人类重视，在我国，太阳能的利用已经成为了国家能源部署的一项重点。虽然太阳能应用技术已经取得了突破性的进展，但是由于较低的太阳能转化效率使得利用太阳能无法解决当前的环境污染状况，同时现有的光催化技术依然存在催化剂成本高、易失活等问题。
发明内容：
本发明的目的是提供一种催化活性高、稳定性好的金属酞菁改性氧化锌催化剂的制备方法，包括以下步骤：
a.将锌盐溶于甲醇中，锌盐与甲醇的摩尔比为1:200～1:400，搅拌均匀，得到溶液A。
b.将2-甲基咪唑溶于甲醇中，2-甲基咪唑与甲醇的摩尔比为1:30～1:60，搅拌均匀，得到溶液B。
c.在150r/min的转速下，将A溶液加入到B溶液中，继续搅拌1h，转速为200～400r/min。
d.将c中所得混合溶液在5000r/min转速下离心，用洗涤剂混洗离心三次。
e.将d中离心所得的产物在200～280℃下真空焙烧12～24h，得到2-甲基咪唑锌盐。
f.将步骤e中得到的2-甲基咪唑锌盐与金属酞菁单体机械混合至200目，金属酞菁与2-甲基咪唑锌盐的摩尔比为1:5～1:10，得到固相混合物C。
g.将步骤f中所得的混合物C在350℃～500℃下焙烧1～6h。在25～200℃范围内按照1～5℃/min升温，在200℃～500℃范围内按照2～10℃/min升温，最后在预设温度下恒温1～6h。
进一步的，锌盐为六水合硝酸锌、二水合醋酸锌、六水合氯化锌、七水合硫酸锌中的一种或多种。
进一步的，步骤a和步骤b所用的甲醇摩尔量是相同的。
进一步的，洗涤剂为去离子水、甲醇、乙醇、二氯甲烷中的一种或多种。
进一步的，金属酞菁为酞菁铁、酞菁铜、酞菁钴、酞菁镍中的一种或多种。
进一步的，所述升温程序为25～200℃范围内按照2℃/min升温，在200℃～500℃范围内按照5℃/min升温，最后在预设温度下恒温1～4h。
进一步的，步骤g完成后，选取粒径在60～80目的催化剂。
附图说明
图1为实施例1催化剂循环寿命测试图。
具体实施方式
本发明通过以下实施例进一步详述，但本实施例所叙述的技术内容是说明性的，而不是限定性的，不应依此来局限本发明的保护范围。
实施例1
a.将2.2g六水合硝酸锌溶于74.3g甲醇中，六水合硝酸锌与甲醇的摩尔比为1:200，搅拌均匀，得到溶液A。
b.将6.4g 2-甲基咪唑溶于74.3g甲醇中，2-甲基咪唑与甲醇的摩尔比为1:30，搅拌均匀，得到溶液B。
c.在150r/min的转速下，将A溶液加入到B溶液中，继续搅拌1h，转速为200r/min。
d.将c中所得混合溶液在5000r/min转速下离心，用甲醇混洗离心三次。
e.将d中离心所得的产物在200℃下真空焙烧24h，得到2-甲基咪唑锌盐。
f.将步骤e中得到的2-甲基咪唑锌盐与酞菁铁单体机械混合至200目，酞菁铁与2-甲基咪唑锌盐的摩尔比为1:5，得到固相混合物C。
g.将步骤f中所得的混合物C在350℃下焙烧6h；在25～200℃范围内按照2℃/min升温，在200℃～500℃范围内按照5℃/min升温，最后在预设温度下恒温4h，将所得催化剂研磨到60目。
采用北京泊菲莱公司PLS-SXE300(氙灯)光催化反应系统评价金属酞菁改性氧化锌催化剂性能，以100ml，20mg/L的布洛芬(异丁苯丙酸)水溶液为目标污染物，其中过氧化氢浓度为10mmol/L。取制备的催化剂50mg，在氙灯照射下，T90(布洛芬转化率为90％以上的时间)为20min。改催化剂对于催化降解布洛芬具有较好的催化活性。
实施例1的催化循环寿命测试图如图1所示，从图上可以看出催化剂循环5次的实验结果，催化剂循环使用5次后催化效率下降7％，该催化剂具有良好的催化稳定性。
实施例2
a.将2.2g二水合醋酸锌溶于128.3g甲醇中，二水合醋酸锌与甲醇的摩尔比为1:400，搅拌均匀，得到溶液A。
b.将5.5g 2-甲基咪唑溶于128.3g甲醇中，2-甲基咪唑与甲醇的摩尔比为1:60，搅拌均匀，得到溶液B。
c.在150r/min的转速下，将A溶液加入到B溶液中，继续搅拌1h，转速为400r/min。
d.将c中所得混合溶液在5000r/min转速下离心，用乙醇混洗离心三次。
e.将d中离心所得的产物在280℃下真空焙烧12h，得到2-甲基咪唑锌盐。
f.将步骤e中得到的2-甲基咪唑锌盐与酞菁铜单体机械混合至200目，酞菁铜与2-甲基咪唑锌盐的摩尔比为1:10，得到固相混合物C。
g.将步骤f中所得的混合物C在500℃下焙烧1h。在25～200℃范围内按照2℃/min升温，在200℃～500℃范围内按照5℃/min升温，最后在预设温度下恒温4h，将所得催化剂研磨到80目。
采用北京泊菲莱公司PLS-SXE300(氙灯)光催化反应系统评价金属酞菁改性氧化锌催化剂性能，以100ml，20mg/L的布洛芬(异丁苯丙酸)水溶液为目标污染物，其中过氧化氢浓度为10mmol/L。取制备的催化剂50mg，在氙灯照射下，T90(布洛芬转化率为90％以上的时间)为45min。
实施例3
a.将2.2g六水合氯化锌溶于57.6g甲醇中，六水合氯化锌与甲醇的摩尔比为1:200，搅拌至均匀，得到溶液A。
b.将4.9g 2-甲基咪唑溶于57.6g甲醇中，2-甲基咪唑与甲醇的摩尔比为1:30，搅拌均匀，得到溶液B。
c.在150r/min的转速下，将A溶液加入到B溶液中，继续搅拌1h，转速为200r/min。
d.将c中所得混合溶液在5000r/min转速下离心，用二氯甲烷混洗离心三次。
e.将d中离心所得的产物在200℃下真空焙烧12h，得到2-甲基咪唑锌盐。
f.将步骤e中得到的2-甲基咪唑锌盐与酞菁镍单体机械混合至200目，酞菁镍与2-甲基咪唑锌盐的摩尔比为1:5，得到固相混合物C。
g.将步骤f中所得的混合物C在350℃下焙烧6h；在25～200℃范围内按照2℃/min升温，在200℃～500℃范围内按照5℃/min升温，最后在预设温度下恒温1h。将所得催化剂研磨到60目。
采用北京泊菲莱公司PLS-SXE300(氙灯)光催化反应系统评价金属酞菁改性氧化锌催化剂性能，以100ml，20mg/L的布洛芬(异丁苯丙酸)水溶液为目标污染物，其中过氧化氢浓度为10mmol/L。取制备的催化剂50mg，在氙灯照射下，T90(布洛芬转化率为90％以上的时间)为60min。
实施例4
a.将2.2g七水合硫酸锌溶于97.9g甲醇中，七水合硫酸锌与甲醇的摩尔比为1:400，搅拌至均匀，得到溶液A。
b.将4.2g 2-甲基咪唑溶于97.9g甲醇中，2-甲基咪唑与甲醇的摩尔比为1:60，搅拌均匀，得到溶液B。
c.在150r/min的转速下，将A溶液加入到B溶液中，继续搅拌1h，转速为400r/min。
d.将c中所得混合溶液在5000r/min转速下离心，用去离子水混洗离心三次。
e.将d中离心所得的产物在280℃下真空焙烧24h，得到2-甲基咪唑锌盐。
f.将步骤e中得到的2-甲基咪唑锌盐与酞菁钴单体机械混合至200目，酞菁钴与2-甲基咪唑锌盐的摩尔比为1:10，得到固相混合物C。
g.将步骤f中所得的混合物C在500℃下焙烧1h；在25～200℃范围内按照2℃/min升温，在200℃～500℃范围内按照5℃/min升温，最后在预设温度下恒温4h。将所得催化剂研磨到80目。
采用北京泊菲莱公司PLS-SXE300(氙灯)光催化反应系统评价金属酞菁改性氧化锌催化剂性能，以100ml，20mg/L的布洛芬(异丁苯丙酸)水溶液为目标污染物，其中过氧化氢浓度为10mmol/L。取制备的催化剂50mg，在氙灯照射下，T90(布洛芬转化率为90％以上的时间)为45min。

Claims (7)

1.一种金属酞菁改性氧化锌催化剂的制备方法，包括以下步骤：
a.将锌盐溶于甲醇中，锌盐与甲醇的摩尔比为1:200～1:400，搅拌均匀，得到溶液A。
b.将2-甲基咪唑溶于甲醇中，2-甲基咪唑与甲醇的摩尔比为1:30～1:60，搅拌至均匀，得到溶液B。
c.在150r/min的转速下，将A溶液加入到B溶液中，继续搅拌1h，转速为200～400r/min。
d.将c中所得混合溶液在5000r/min转速下离心，用洗涤剂混洗离心三次。
e.将d中离心所得的产物在200～280℃下真空焙烧12～24h，得到2-甲基咪唑锌盐。
f.将步骤e中得到的2-甲基咪唑锌盐与金属酞菁单体机械混合至200目，金属酞菁与2-甲基咪唑锌盐的摩尔比为1:5～1:10，得到固相混合物C。
g.将步骤f中所得的混合物C在350℃～500℃下焙烧1-6h；在25～200℃范围内按照1～5℃/min升温，在200℃～500℃范围内按照2～10℃/min升温，最后在预设温度下恒温1～6h。
2.根据权利要求1所述的一种金属酞菁改性氧化锌催化剂的制备方法，其特征在于：锌盐为六水合硝酸锌、二水合醋酸锌、六水合氯化锌、七水合硫酸锌中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的一种金属酞菁改性氧化锌催化剂的制备方法，其特征在于：步骤a和步骤b所用的甲醇摩尔量是相同的。
4.根据权利要求1所述的一种金属酞菁改性氧化锌催化剂的制备方法，其特征在于：洗涤剂为去离子水、甲醇、乙醇、二氯甲烷中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的一种金属酞菁改性氧化锌催化剂的制备方法，其特征在于：金属酞菁为酞菁铁、酞菁铜、酞菁钴、酞菁镍中的一种或多种。
6.根据权利要求1所述的一种金属酞菁改性氧化锌催化剂的制备方法，其特征在于：在25～200℃范围内按照2℃/min升温，在200℃～500℃范围内按照5℃/min升温，最后在预设温度下恒温1～4h。
7.根据权利要求1所述的一种金属酞菁改性氧化锌催化剂的制备方法，其特征在于：步骤g完成后，选取粒径在60～80目的催化剂。
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