[发明专利]钨酸化铈掺杂二氧化锆包覆二氧化钛固体超强酸填料

说明书

发明公开了钨酸化铈掺杂二氧化锆包覆二氧化钛固体超强酸填料，制备方法为：1)取TiO₂，与无水甲醇混合，搅匀转移到水中，再加入木质素胺，分散，加入浓氨水和溶液一，搅拌反应，室温下静置陈化，离心、过滤，水洗，取出滤饼；干燥；煅烧，得到淡黄色前驱物；2)将前驱物浸渍在钨酸铵水溶液中，浸渍，取出干燥；煅烧，得到钨酸化铈掺杂的二氧化锆包覆二氧化钛固体超强酸填料。本发明的填料有较好的酸度、水稳定性和热稳定性，能应用于液相反应，能通过光催化和固体超强酸的作用抑制膜污染现象，提高膜的抗污染能力。本发明的核壳粒子孔径分布集中在介孔范围，有利于污染物在粒子表面的吸附和传递过程，提高光催化效率。

技术领域

本发明涉及一种钨酸化铈掺杂的二氧化锆包覆二氧化钛固体超强酸填料及制备方法。属于无机填充材料的制备技术。

背景技术

目前，超滤技术在化工、食品、医药和电子等领域得到了广泛的应用，但是，超滤膜在使用的过程中，料液中的固体悬浮物、胶体、溶质大分子和微生物细菌等会在膜表面或膜孔内吸附和沉积，堵塞膜孔，形成膜污染，严重影响膜的通量和分离效率。针对膜污染问题，目前大多数研究都集中在提高膜的亲水性，通过在聚合物膜表面接枝、涂覆、共混亲水性聚合物或无机亲水材料改善膜的亲水性能，从而间接提高膜的抗污染性能。但是，这类改性方法仅仅减小了污染物与膜表面的物理相互作用力，并没有从本质上消除吸附和聚集在膜表面的污染物。因此，研究一种能在膜内形成具有化学反应位点的材料解决膜污染问题具有十分重要的意义，这种新型的功能材料能够通过化学反应来消除膜内污染物。虽然造成膜污染的污染物种类复杂，但是，超滤和微滤过程的膜污染物主要可以分为以下三类:有机污染物(如油类，染料的分子和蛋白等)，无机污染物(金属氧化物，金属氢氧化物，胶体颗粒等)，和细菌类。目前利用TiO₂的光催化特性来降解有机物受到了广泛的关注，然而TiO₂仅能催化降解膜孔道内的有机污染物，不能作用于无机污染物，因此需要在其表面形成一定的低pH值的酸性环境来抑制膜内无机污染物的形成。SO₄^2-/ZrO₂固体超强酸酸度比100％浓硫酸强10⁴倍。但是，常温下单斜相晶型的ZrO₂不能被酸化形成固体超强酸，另外SO₄^2-/ZrO₂固体超强酸表面的SO₄^2-长时间与水接触会逐渐流失，使催化剂表面的酸中心数减少，导致酸强度减弱，失去催化活性。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种钨酸化铈掺杂二氧化锆包覆二氧化钛固体超强酸填料。

本发明的第二个目的是提供一种钨酸化铈掺杂二氧化锆包覆二氧化钛固体超强酸填料的制备方法。

本发明的技术方案概述如下：

钨酸化铈掺杂二氧化锆包覆二氧化钛固体超强酸填料的制备方法，包括如下步骤：

1)按比例，取0.1～5gTiO₂，与20～200mL无水甲醇混合，搅拌均匀后转移到盛有100～700mL去离子水的容器中，再向其中加入0.01～0.5g木质素胺，超声分散30～60min得分散液，取出，向分散液中加入浓氨水，使pH为9～11，以1～20mL/min的加料速率，加入20～200mL溶液一，搅拌反应2～4h，停止搅拌，室温下静置陈化4～5h，离心、过滤，用去离子水洗涤至中性，取出滤饼；50～70℃真空干燥5～10h；在500～600℃下煅烧2～4h，得到淡黄色前驱物；所述溶液一是按比例将0.1428～7.296gZrOCl₂·8H₂O和0.0144～5.4g Ce(SO₄)₂·4H₂O溶于去离子水中，使总体积为20～200mL，混匀，制得；