本發(fā)明涉及用于催化燃燒多環(huán)芳香烴的催化劑的制備方法，屬于化學(xué)催化劑的制備領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

近年來，我國(guó)土壤環(huán)境狀況不容樂觀，部分土壤污染嚴(yán)重，耕地、工業(yè)廢棄地、化工園區(qū)、采油區(qū)等土壤環(huán)境質(zhì)量堪憂，減少有毒物質(zhì)如持久性污染物(pops)的排放是目前面臨的主要問題之一。pops包括多氯聯(lián)苯(pcbs)、多環(huán)芳香烴(pahs)等，嚴(yán)重危害人類身體健康和生態(tài)系統(tǒng)，可能致癌、致畸、致突變，生物體通過飲食等途徑攝入pops，將可能導(dǎo)致自身遺傳、免疫、內(nèi)分泌等系統(tǒng)受到影響，從而危害機(jī)體健康，并且這些毒性危害可持續(xù)數(shù)代之久。因而，這些污染物的處理問題越來越受到重視。

隨著有機(jī)物污染控制技術(shù)的發(fā)展，pops處理減排的方法已有很多，其中將低溫?zé)崦摳郊夹g(shù)(lttd)與蓄熱式催化燃燒技術(shù)(rco)相結(jié)合，利用催化燃燒技術(shù)將土壤中脫附而出的pahs、pcbs氧化分解為co2，h2o和hcl(污染物為含氯化合物)的方法具有廣闊的應(yīng)用前景。目前已有一些金屬氧化物或貴金屬負(fù)載型催化劑用于分解pahs模型化合物的報(bào)道，但對(duì)pahs催化燃燒的相關(guān)研究較少，且存在易中毒、不耐高溫、成本較高等缺點(diǎn)，因而開發(fā)出穩(wěn)定性高、選擇性好的催化劑仍是研究的熱點(diǎn)。

過渡金屬氧化物和分子篩材料是目前應(yīng)用較廣的催化劑材料，前者具有豐富的活性氧，但吸附和斷鍵能力有限，影響其催化活性。而沸石材料吸附能力強(qiáng)、比表面積大，但氧化能力差易導(dǎo)致中間物的不完全氧化，使催化劑失活。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種用于催化燃燒多環(huán)芳香烴的催化劑的制備方法。

為解決技術(shù)問題，本發(fā)明的解決方案是：

提供一種用于催化燃燒多環(huán)芳香烴的催化劑的制備方法，包括以下步驟：

(1)按2～8gcecl3·7h2o/100ml乙二醇的比例，將cecl3·7h2o溶于乙二醇中，得到含鈰的乙二醇溶液；取10ml該溶液與30ml乙二醇混合，在室溫下攪拌；然后按fe/ce的摩爾質(zhì)量比(1～3)∶(3～9)，向混合溶液中加入fecl3，攪拌30min；再加入0.1～0.4g聚乙烯吡咯烷酮(pvp)、2ml乙酸、0.3～1ml25％質(zhì)量濃度的四甲基氫氧化銨，以濃氨水調(diào)節(jié)ph至5～9，攪拌均勻后得到透明的淺棕色溶液；移至油浴中加熱到100～160℃，反應(yīng)15h，得到淺灰色懸浮溶液；

(2)將淺灰色懸浮溶液冷卻至室溫后，加入40ml丙酮，在4500rpm下離心15min；將離心所得固體分散在體積比為1∶1的丙酮-乙醇混合液中，再在4000rpm下離心10分鐘；分離所得固體，在60℃下干燥過夜后，在350～700℃下煅燒2h，得到fe-ceo2膠體組裝小球(fe-ceo2cass)；

(3)按質(zhì)量比(3～10)∶1的比例將hfau分子篩和fe-ceo2膠體組裝小球加入去離子水中，超聲分散10min；室溫下攪拌12h；分離所得固體，在60℃下干燥過夜后，在350～700℃煅燒3h，獲得最終催化劑產(chǎn)物。

本發(fā)明中，步驟(2)所制得的fe-ceo2膠體組裝小球的粒徑為40～60nm，比表面積為65～89m²/g。

本發(fā)明中，步驟(3)所制得的最終催化劑產(chǎn)物的粒徑為50～75nm，比表面積為110～144m²/g。

本發(fā)明的原理描述：

本發(fā)明將過渡金屬氧化物摻雜到分子篩上以獲得協(xié)同優(yōu)勢(shì)，通過將鐵鈰氧化物制備成有序混合的膠體小球，大大提高fe-ceo2的接觸面積，之后將fe-ceo2膠體小球與分子篩hfau復(fù)合，獲得穩(wěn)定性較好、能在低溫下將aphs氧化分解為水和二氧化碳的高效催化劑。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于：

1、本發(fā)明的催化劑分散性良好，擁有較大的比表面積，有利于污染物在催化劑表面的吸附。該催化劑能提供更多的活性位點(diǎn)，將過渡金屬氧化物與分子篩結(jié)合，有效克服易中毒、不耐高溫等缺點(diǎn)，在pahs如1-甲基萘的催化燃燒反應(yīng)中表現(xiàn)出較高的催化活性，

2、本發(fā)明的制備原料易得，工藝簡(jiǎn)便；可用于工業(yè)有機(jī)廢氣或土壤污染有機(jī)物的凈化處理。

附圖說明

圖1為本發(fā)明催化劑的tem圖。

圖2為本發(fā)明實(shí)施例1～3的催化劑的催化活性圖。

圖3為本發(fā)明對(duì)比例所述催化劑的催化活性圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例來對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明，其中部分制備條件是作為典型情況的說明，并非是對(duì)本發(fā)明的限定

本發(fā)明中，hfau分子篩是一種可市購(gòu)獲得的y型分子篩，由分子篩國(guó)際公司(zeolystinternational)生產(chǎn)，具體可選擇cbv系列產(chǎn)品。

實(shí)施例1：

(1)cecl3·7h2o溶于乙二醇中(2gcecl3·7h2o/100ml乙二醇)得到含鈰的乙二醇溶液，取10ml該溶液和乙二醇30ml加于250ml燒杯，室溫下攪拌，之后加入fecl3(過渡金屬/ce摩爾質(zhì)量比為1:9)，攪拌30min后加入0.1g聚乙烯吡咯烷酮(pvp)、2ml乙酸、0.3ml四甲基氫氧化銨(n(ch3)4oh,25％)，以濃氨水調(diào)節(jié)ph至8，攪拌均勻后得到透明的淺棕色溶液。將該溶液油浴加熱至130℃,在反應(yīng)15小時(shí)后得到淺灰色懸浮溶液；冷卻至室溫，用40ml的丙酮稀釋該混合物，后在4500rpm下離心15分鐘。將所得固體分散于丙酮-乙醇的混合溶液(體積比為1：1)中，再在4000rpm下離心10分鐘。所得到的產(chǎn)物在60℃下干燥過夜，并在350℃下煅燒2小時(shí)得到fe-ceo2膠體組裝小球；按分子篩與膠體小球質(zhì)量比為10:1的比例將分子篩hfau(si/al＝5)、fe-ceo2膠體組裝小球加入去離子水中，超聲分散10min，室溫下攪拌12h，離心后在60℃下干燥過夜并在500℃下煅燒3h，制得負(fù)載型復(fù)合fe-ceo2膠體組裝小球/hfau催化劑。

(2)在固定床反應(yīng)器內(nèi)評(píng)價(jià)催化燃燒性能，催化劑用量0.1g，氣體流速100ml/min，反應(yīng)氣體成分為1-甲基萘：o2：n2＝0.3：21：78.7，用氣相色譜儀在線分析，結(jié)果表明，結(jié)果表明，反應(yīng)溫度為210、230、250、270、290、310、330、350、370時(shí)，1-甲基萘降解率分別為12.00％、15.23％、20.20％、40.13％、83.12％、96.30％、98.10％、98.51％、98.54％。

實(shí)施例2：

(1)cecl3·7h2o溶于乙二醇中(5gcecl3·7h2o/100ml乙二醇)得到含鈰的乙二醇溶液，取10ml該溶液和乙二醇30ml加于250ml燒杯，室溫下攪拌，之后加入fecl3(過渡金屬/ce摩爾質(zhì)量比為1:5)，攪拌30min后加入0.2g聚乙烯吡咯烷酮(pvp)、2ml乙酸、0.5ml四甲基氫氧化銨(n(ch3)4oh,25％)，以濃氨水調(diào)節(jié)ph至9，攪拌均勻后得到透明的淺棕色溶液。將該溶液油浴加熱至100℃,在反應(yīng)15小時(shí)后得到淺灰色懸浮溶液；冷卻至室溫，用40ml的丙酮稀釋該混合物，后在4500rpm下離心15分鐘。將所得固體分散于丙酮-乙醇的混合溶液(體積比為1：1)中，再在4000rpm下離心10分鐘。所得到的產(chǎn)物在60℃下干燥過夜，并在700℃下煅燒2小時(shí)得到催化劑fe-ceo2膠體組裝小球；按分子篩與膠體小球質(zhì)量比為5:1的比例將分子篩hfau(si/al＝30)、fe-ceo2膠體組裝小球加入去離子水中，超聲分散10min，室溫下攪拌12h，離心后在60℃下干燥過夜，并在350℃下煅燒3h，制得負(fù)載型復(fù)合fe-ceo2膠體組裝小球/hfau催化劑。

(2)在固定床反應(yīng)器內(nèi)評(píng)價(jià)催化燃燒性能，催化劑用量0.1g，氣體流速100ml/min，反應(yīng)氣體成分為1-甲基萘：o2：n2＝0.3：21：78.7，用氣相色譜儀在線分析，結(jié)果表明，反應(yīng)溫度為210、230、250、270、290、310、330、350、370時(shí)，1-甲基萘降解率分別為8.23％、9.10％、10.20％、15.00％、20.10％、45.31％、80.24％、93.12％、94.00％。

實(shí)施例3：

(1)cecl3·7h2o溶于乙二醇中，8gcecl3·7h2o/100ml乙二醇)得到含鈰的乙二醇溶液，取10ml該溶液和乙二醇30ml加于250ml燒杯，室溫下攪拌，之后加入fecl3(過渡金屬/ce摩爾質(zhì)量比為1:1)，攪拌30min后加入2ml乙酸、0.4g聚乙烯吡咯烷酮(pvp)、1ml四甲基氫氧化銨(n(ch3)4oh,25％)，以濃氨水調(diào)節(jié)ph至5，攪拌均勻后得到透明的淺棕色溶液。將該溶液油浴加熱至160℃,在反應(yīng)15小時(shí)后得到淺灰色懸浮溶液；冷卻至室溫，用40ml的丙酮稀釋該混合物，后在4500rpm下離心15分鐘。將所得固體分散于丙酮-乙醇的混合溶液(體積比為1：1)中，再在4000rpm下離心10分鐘。所得到的產(chǎn)物在60℃下干燥過夜，并在500℃下煅燒2小時(shí)得到催化劑fe-ceo2膠體組裝小球；按分子篩與膠體小球質(zhì)量比為3:1的比例將分子篩hfau(si/al＝80)、fe-ceo2膠體組裝小球加入去離子水中，超聲分散10min，室溫下攪拌12h，離心后在60℃下干燥過夜，并在700℃下煅燒3h，制得負(fù)載型復(fù)合fe-ceo2膠體組裝小球/hfau催化劑。

(2)在固定床反應(yīng)器內(nèi)評(píng)價(jià)催化燃燒性能，催化劑用量0.1g，氣體流速100ml/min，反應(yīng)氣體成分為1-甲基萘：o2：n2＝0.3：21：78.7，用氣相色譜儀在線分析，結(jié)果表明，反應(yīng)溫度為210、230、250、270、290、310、330、350、370時(shí)，1-甲基萘降解率分別為1.33％、3.20％、5.20％、8.00％、11.13％、13.30％、25.21％、33.12％、40.00％。

對(duì)比例

(1)將hfau(si/al＝5)等體積浸漬1mol/lce(no3)3溶于40ml去離子水，后加入fecl3·6h2o(過渡金屬/ce摩爾質(zhì)量比為1:9)，室溫下靜置3h，100℃下干燥12h，350℃得到的產(chǎn)物在90℃水浴鍋中攪拌蒸干，得到的產(chǎn)物80℃下干燥過夜，之后在600℃下煅燒2h，制得催化劑fe-ceo2/hfau。

(2)在固定床反應(yīng)器內(nèi)評(píng)價(jià)催化燃燒性能，催化劑用量0.1g，氣體流速100ml/min，反應(yīng)氣體成分為1-甲基萘：o2：n2＝0.3：21：78.7，用氣相色譜儀在線分析，結(jié)果表明，反應(yīng)溫度為210、230、250、270、290、310、330、350、370時(shí)，1-甲基萘燃燒產(chǎn)生的co2轉(zhuǎn)化率分別為9.00％、9.23％、10.34％、14.01％、20.00％、45.25％、69.13％、89.10％、94.10％。

與本發(fā)明所述實(shí)施例相比，對(duì)比例的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明：用鐵鈰復(fù)合物膠體小球負(fù)載到分子篩的方法制備的催化劑fe-ceo2膠體組裝小球/hfau比傳統(tǒng)浸漬法得到的催化劑活性高，在330℃下，fe-ceo2膠體組裝小球/hfau催化1-甲基萘燃燒反應(yīng)產(chǎn)生的co2產(chǎn)率即可達(dá)到98.1％，而fe-ceo2/hfau則為69.13％。