[发明专利]用于苯酚氧化降解的铁催化剂制备以及反应工艺

说明书

本发明属于催化与化工领域，涉及一种微孔分子筛负载铁催化剂的制备方法，以及其用于苯酚催化氧化降解的反应工艺。其中，铁催化剂制备方法，包括以下步骤：一、原材料填装；二、第一次热处理；三、第二次热处理；四、第三次热处理。微孔分子筛负载铁催化剂用于苯酚催化氧化降解的反应工艺，在给定工艺条件下苯酚可达到多至95.0%的降解率。本发明所提供的铁催化剂制备工艺具有无需液体、原料无(低)毒、环境友好、操作安全、步骤简单、成本低的特点，尤其适合于以分子筛为载体的铁催化剂制备；通过本发明所提供的制备工艺得到的负载型铁催化剂，可用于苯酚催化氧化反应催化；由于是固体催化剂，催化剂还具有易于与液体反应系统分离的优点。

技术领域

本发明属于催化与化工领域，涉及一种用于苯酚氧化降解的铁催化剂制备以及催化剂使用方法，具体地，涉及一种微孔分子筛负载铁催化剂的制备方法，以及其用于苯酚催化氧化降解的反应工艺。

背景技术

难降解有机污染物的去除技术是环境保护过程的关键技术之一，而其中通过催化剂对 于难降解有机物进行催化氧化降解是一个高效、受人关注的方法。该方法的关键是制备对于 有机物的氧化具有高效催化性能的催化剂。苯酚作为一种难降解有机物，以及其它类似酚类 有机物的代表，对其催化氧化反应的研究既具有较高科学意义，也具有较高环境保护应用价 值。因此，发展用于苯酚催化氧化的催化剂，并配套相关催化反应工艺，具有重要意义。

另一方面，催化剂的催化性能则又与其制备的具体工艺过程密切相关。从实际使用的角度上看，应用型催化剂常常存在为固体颗粒或者粉末状态的材料，而其中，将催化剂的活性催化组分负载在催化剂载体上，形成负载型金属催化剂是最常见的形式之一。因此，开发负载型金属催化剂的制备新工艺总是催化与化工领域中的重要研发方向。铁是地壳层中最丰富的过渡金属元素，因此开发负载型铁催化剂的制备新工艺，并挖掘相关催化剂的催化性能，成为应用催化领域持续受关注的问题。相较于传统的溶液法，气相沉积方法制备负载型铁催化剂存在不使用或少使用溶液、少产生废液的优势，近年来受部分研究人员关注。然而现有的关于气相沉积法制备铁催化剂都具有一定的技术缺陷。例如Kazusaka等使用化合物Fe(CO)₅作为铁源在Al₂O₃表面沉积制备铁催化剂(参考文献：A. Kazusaka, H.Suzuki, I. Toyoshima, J. Chem. Soc., Chem.Commun. (1983) 150)。Fe (CO)₅具有很强的毒性和爆炸性能，使得该方法有高安全风险。专利CN 103934042A公开了一种以二茂铁为铁源的气相沉积法，可以获得多种载体上的负载型铁催化剂。该方法用金属网将催化剂载体固定在反应管中形成颗粒床层，而后使用载气带动铁源穿过床层从而固定在载体上。虽然相较于上一个方法操作较安全。然而该方法仍存在一些缺点，尤其是如果载体是分子筛，缺陷更加明显。例如该方法仍需要载气从而可能产生废气问题。由于分子筛通常颗粒非常细小，如果以分子筛为载体，需要将分子筛成型得到上述专利文件所述大小的颗粒。同时，用金属网固定催化剂载体颗粒的操作也有一定难度。

同时，专利CN 103934042A等文献资料没有公开相关催化剂的催化性能。铁催化剂作为有机物催化氧化过程常用类型的催化剂，上述文献资料中所报道的催化剂在这些反应中的催化性能目前无法得知。总之，本领域存在新型的负载型铁催化剂气相沉积制备工艺开发需求，同时相关催化剂在有机物，尤其是难降解有机物氧化降解方面的催化性能也有待评价与认知。

发明内容

为克服现有技术存在的问题，本发明提供一种用于苯酚氧化降解的铁催化剂制备以及催化剂使用方法。其中铁催化剂为微孔分子筛负载铁催化剂，其制备方法采用新型的气相沉积制备工艺，该工艺具有无需液体、载气、原料无(低)毒、环境友好、操作安全、步骤简单、成本低的特点。同时该工艺所制得的微孔分子筛负载铁催化剂，表现出较优的苯酚氧化降解催化性能。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：