[发明专利]一种介孔花状CeO2、制备方法及其应用

说明书

技术领域

本发明属于水处理技术领域，具体涉及一种介孔花状CeO₂（二氧化铈）、制备方法及其作为模拟氧化酶在含有活性嫩黄废水降解应用中的专利申请。

背景技术

水污染是各个国家在发展进程中所面临的一个必须解决的问题，而其中染料废水的处理一直是工业污水处理的一个难题。活性染料因其色相齐全，优良的着色牢度，色泽鲜艳，具有耐晒、耐皂洗且工艺简单，成本低廉的特点，得到广泛应用。例如，活性嫩黄作为一种活性染料，是一种淡黄色粉末，其溶解度大，反应性好，是棉、麻、人造棉织物、丝绸等染色和印花的一种重要染料。而现有技术中，针对含有活性染料的污水尚未有较好的针对性的解决方案。

CeO₂作为一种典型镧系轻稀土氧化物，在我国资源储量丰富，价格低廉，在很多方面都得到了普遍的运用。自近年来新发现一些金属氧化物具有模拟催化酶特性以来（如2007年阎锡蕴等发现四氧化三铁纳米颗粒具有过氧化物酶的催化活性），新的具有模拟催化酶特性的材料不断被开发和研究出来。而在针对CeO₂的研究过程中，发现其也具有模拟催化酶的特性。由于模拟催化酶可以弥补天然酶在工业催化条件下的活性和稳定性较低而难以使用的缺憾，因而模拟催化酶在染料废水处理中的应用也有较多的研究成果。而关于活性嫩黄的针对性降解尚无较好的解决方案。

发明内容

本发明目的是提供一种介孔花状CeO₂（二氧化铈）及其制备方法，所制备的介孔花状CeO₂作为模拟氧化酶可有针对性的催化降解废水中的活性嫩黄。

本发明所采取的详细技术方案如下所述。

一种介孔花状CeO₂，为由许多小粒子组成的中空型晶体，平均粒径为214 nm；具体采用如下步骤制备而成：

（1）以CeCl₃·7H₂O作为铈源，以尿素作为沉淀剂，以PVP作为表面活性剂，将各物料溶于去离子水中，强磁力搅拌10 min左右使之混合均匀；

以质量比计，CeCl₃·7H₂O：尿素=0.7352g：1.2g，此时，PVP（分子量为45000~55000）用量可以为0.2~0.4g（优选0.3g），去离子水用量可以为22g；

即：以摩尔比计，CeCl₃·7H₂O：尿素=1:10；

（2）将步骤（1）中混合均匀物料转移至不锈钢内衬聚四氟乙烯的反应釜中，160℃~200℃反应10~15h，优选180℃反应12 h，反应结束后自然冷却至室温；

（3）将步骤（2）中冷却后反应体系离心取沉淀，将沉淀物分别用去离子水、无水乙醇交替清洗至少3次；清洗后沉淀物60℃~80℃干燥10~15h，优选65℃恒温干燥12 h；

（4）将步骤（3）中干燥后沉淀物转移至坩埚中，400℃~600℃煅烧10~15h，优选在500℃下煅烧12 h，即可得到介孔花状二氧化铈。

所述介孔花状CeO₂的制备方法，具体包括以下步骤：

（1）以CeCl₃·7H₂O作为铈源，以尿素作为沉淀剂，以PVP作为表面活性剂，将各物料溶于去离子水中，强磁力搅拌10 min使之混合均匀；

以质量比计，CeCl₃·7H₂O：尿素=0.7352g：1.2g，此时，PVP（分子量为45000~55000）用量可以为0.3±0.1g，去离子水用量可以为22g；

即：以摩尔比计，CeCl₃·7H₂O：尿素=1:10；

（2）将步骤（1）中混合均匀物料转移至不锈钢内衬聚四氟乙烯的反应釜中，160℃~200℃反应10~15h，反应结束后自然冷却至室温；

（3）将步骤（2）中冷却后反应体系离心取沉淀，将沉淀物分别用去离子水、无水乙醇交替清洗至少3次；清洗后沉淀物60℃~80℃干燥10~15h；

（4）将步骤（3）中干燥后沉淀物转移至坩埚中，400℃~600℃煅烧10~15h，即可得到介孔花状二氧化铈。

所述介孔花状CeO₂在活性嫩黄废水处理中的应用，介孔花状CeO₂作为模拟酶发挥作用，处理时，具体按如下比例设置：