[发明专利]一种中空La2Ni04微米球催化剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及材料和催化剂，公开了一种空心微米球催化剂及制备方法，具体为一种无光条件下能降解酚类污染物的中空La₂NiO₄微米球催化剂及制备方法。

背景技术

当前人类赖以生存的水资源正遭受越来越严重的污染,大量的排污企业排放的高浓度、难降解的有机污染物已成为废水中重要的组成部分,人类健康遭受巨大威胁。在这些有毒有机污染物中,酚类物质具有较大的毒性,不少具有潜在的“三致”作用，因此治理这类废水已成为科研及生产单位责无旁贷的任务。

目前酚类废水的处理方法主要包括有生物降解法、吸附法、Fenton反应法和光催化降解法等处理方法，但是这些技术都存在着明显的不足：由于存在稳定的苯环结构，大部分酚类物质（如4-氯苯酚）很难通过生物降解法消除，尤其是浓度高于1.0mg/L时效果更差；虽然吸附法在处理有机污染物时具有较好的去除效果，但这种处理方法只是污染物从液相转移到固相，并没有从根本上解决污染问题；Fenton反应法需要加入过氧化氢，且亚铁泥浆的后处理十分繁琐；光催化降解法中普遍使用的TiO₂因其禁带宽度大而只能吸收紫外光，且较低的量子效率限制了其实际应用。最近Jinming Wu报道了一种新型催化剂La₄Ni₃O₁₀，既不需要添加任何物质也不需要光就可以在黑暗条件下降解偶氮染料，这为水体中有机污染物的处理提供了一个新思路。本发明利用醇热方法合成了中空La₂NiO₄微米球，此材料既不需要光也不需要添加任何物质就可以很好地降解4-氯苯酚（4-CP）。

发明内容

本发明的目的是提供一种在无光条件下能降解酚类污染物的中空La₂NiO₄微米球的制备方法，以解决现有技术的上述问题。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现，一种中空La₂NiO₄微米球催化剂的制备方法，包括如下步骤：

（1）将硝酸镧和硝酸镍溶解于含有模板剂的溶剂中，搅拌均匀，得到前驱液；其中镧元素与镍元素摩尔比为1.9～2.05：1，最优选为2：1；

模板剂为甘油，溶剂为乙醇；甘油与乙醇的混合溶液中，甘油与乙醇的体积比为1：3～1：5，最优4：15；

硝酸镧与含有模板剂的溶剂用量比为1mmol：10～20ml；

（2）将前驱液转移到水热釜中，置于烘箱中进行醇热反应；优选的，醇热反应在155～165℃下进行，陈化反应时间为4～24小时；

（3）离心取沉淀，洗涤、真空干燥后在900～1200℃下热处理即可；洗涤方式为无水乙醇洗2～3次，去离子水洗2～3次；真空干燥温度为80～100℃；热处理方式为在空气中900～1200℃下焙烧2.5～4小时。优选在1000℃下焙烧3小时。

所合成中空La₂NiO₄微米球催化剂由单晶片组装而成，粒子均匀,粒径为1～2μm左右，比表面积1～2m²/g，壁厚约100～300nm。该催化剂在黑暗条件下可以降解4-CP（4-氯苯酚）。

本发明提供了一种全新的合成中空La₂NiO₄微米球催化剂的制备方法，以甘油为模板剂，乙醇为溶剂，采用溶剂热方法制备了一种中空La₂NiO₄微米球催化剂。此法制备过程简便、反应条件可控性强、合成时间短，形貌容易控制。这种中空La₂NiO₄微米球催化剂既不需要添加任何物质也不需要光照，在黑暗条件下可以降解4-CP（4-氯苯酚），在环境治理尤其是酚类水污染处理方面有着潜在的应用价值。

附图说明

图1为实施例1中样品焙烧前和焙烧后的XRD图；

图2为不同温度下醇热反应制得样品的XRD图；

图3为不同的醇热反应时间制得样品的XRD图；

图4为实施例1中焙烧后的样品FESEM图；

图5为实施例1中焙烧后的样品TEM图；

图6为实施例1中焙烧后的样品HRTEM和选区电子衍射图；

图7为实施例1中焙烧后的样品低温氮气吸-脱附曲线；

图8为实施例1中焙烧后的样品在无光条件下降解4-CP的活性图。

具体实施方式