[发明专利]浸渍焙烧制备锶磁性固体超强酸催化剂的方法

说明书

技术领域

本发明属于功能材料制备方法的技术领域，具体涉及无机磁性催化剂的制备方法。

背景技术

磁性催化剂是以磁性介质为基体，负载一种催化剂而得到的一种新型催化剂，其最大的优点是便于催化剂的回收再利用，在减少工业废物的排放有较大贡献的同时，也符合绿色化学的发展趋势。

锶磁性固体超强酸催化剂可取代液体酸催化剂。锶磁性固体超强酸催化剂的回收利用能降低生产成本。锶磁性固体超强酸催化剂可用于催化合成羧酸酯类物质，如乙酸正丁酯。乙酸正丁酯的主要生产和消费地区有美国、西欧、日本等。1980年，仅美国乙酸正丁酯的产量就达到5.72万吨，1990年即上升到11.46万吨，近几年又有明显增加。目前，我国乙酸丁酯生产厂家有50多个，总生产能力约7万吨/年，与国外相比尚有较大的差距，部分产品需从日本、美国等进口。随着涂料行业、人造制革业以及油墨、塑料化工、医药工业的迅速发展，国内对乙酸正丁酯的需求量将有大幅度提高。传统上羧酸酯类的合成都是用浓硫酸作催化剂，但存在设备易腐蚀、副反应多、废酸排放污染环境等诸多弊端；。近年来已发现氨基磺酸、结晶固体酸、杂多酸、无机盐等均可作为酯化反应的催化剂，比较突出的问题是催化剂与产品不易分离、催化剂回收率偏低。因此，研究乙酸正丁酯合成高效、易于分离的磁性催化剂的制备方法有十分重要的意义。

锶渣是指锶盐工业生产中产生的固体废物，它是主要产生于碳酸锶生产的浸取工艺。废渣主要来源于浸取后未反应的矿石以及煤的固体杂质等。据统计，每生产1t碳酸锶将产生2.5t的浸取渣。锶渣的堆存占用土地，污染水体(含地下水)、污染大气、破坏周围生态环境。锶渣的大量堆积不但污染环境而且导致了资源的浪费。因此，对锶废渣进行综合利用是治理其污染的最重要途径。目前锶渣的主要用于铺路、生产水泥等低层次利用，而从回收其中有用成分的角度进行的利用相对较少。因此，将锶渣中的有用成分进行综合利用，不但能降低其带来的环境问题，而且可减少资源浪费，是治理锶渣的有效途径。

现有无机磁性催化剂的制备方法，如《矿物学报》2009年12月第29卷第4期中的“TiO₂-I^-/γ-Fe₂O₃磁性复合催化剂的制备及性能”一文，公开的方法是以四氧化三铁和钛酸正丁酯及氢碘酸为原料，采用溶胶-凝胶法。即：先在钛酸正丁酯的乙醇溶液中，缓慢滴加乙醇和水及盐酸的混合溶液，当溶液呈溶胶状时，加入氢碘酸的乙醇溶液，搅拌后加入四氧化三铁进行超声分散，同时恒温强搅拌，并加入去离子水直至形成凝胶状后再烘干。将烘干后的凝胶在不同温度下焙烧，而得成品。该方法主要有以下不足之处：(1)制备工艺步骤复杂，生产设备较多，设备投资大，生产成本较高。(2)因磁性基体四氧化三铁的磁学性能较差而导致回收较困难，最终导致催化剂的回收率低，资源利用不充分，又污染环境，不符合节能减排的模式，又进一步提高了生产成本。(3)元素掺杂范围较窄导致其应用范围狭窄，不可推广应用。

发明内容

本发明的目的是针对现有无机磁性催化剂制备方法的不足，提供一种浸渍焙烧制备锶磁性固体超强酸催化剂的方法，具有制备工艺简单，催化剂回收方便，并能重复利用，符合绿色化学及节能减排的模式，并能资源综合利用，生产成本低等特点。

实现本发明目的技术方案是：一种浸渍焙烧制备锶磁性固体超强酸催化剂的方法，以工业锶渣为原料，先制备出碳酸锶，再经共沉淀法制备出锶铁氧体(SrFe₁₂O₁₉)，然后再以锶铁氧体作为磁性基体，采用浸渍焙烧法制得成品。具体的方法步骤如下：

(1)提取碳酸锶