[发明专利]一种固体硅基Waugh型含钼杂多酸催化剂及其应用

说明书

本发明公开了一种固体硅基Waugh型含钼杂多酸催化剂及其应用。其制备步骤为将硅质多孔材料和胺基官能团偶联剂加入pH为3~4的稀酸溶液中，室温下磁力搅拌12~24h，加入Waugh型含钼杂多酸、表面活性剂，超声震荡0.5~1h，移入水热反应釜中，利用程序升温的烘箱，将反应温度在0.5~1h内由室温升至150~180℃，保持该温度48~72h，而后自然降温至室温，分别用超纯水和乙醇冲洗数次，过滤，干燥10~12h。本发明所述的催化剂能够在非均相条件下高效催化过氧化氢氧化碘离子生成碘单质，反应条件温和，过氧化氢利用率高，环境友好无污染，无过氧化，热稳定性好，可以重复循环使用多次，易回收利用。

技术领域

本发明属于催化领域，具体涉及一种用于碘回收的固体硅基Waugh型含钼杂多酸催化剂的制备及应用方法。

背景技术

碘是卤族元素，易升华，升华后易凝华。随着科学技术的发展，碘的用途已从传统的碘酒、染料、试纸等领域扩大到多种功能的碘化合物。同时，碘也是人体必需的微量元素之一，在食盐中还常加入一定的碘做成碘盐，以预防某些疾病的发生。随着碘新用途的不断拓展，其用量和市场价值也在发生着巨大变化。然而，碘在自然界中含量稀少，几乎没有独立的碘矿物，大多以伴生资源的形式存在于各种有色金属或者冶金半成品或中间产物中，含量低，氧化速率慢，回收成本高，我国碘的产量和消费量呈现供应求之势。现有回收碘的方法有活性炭法、离子交换法等，由于加工成本高，树脂饱和度低、回收率低等原因均不能大规模生产。虽然碘源总量很大，但这些碘源的普遍特点就是含碘当量比较低，致使碘离子氧化速率很慢，提取率低，生产成本高。为提高碘离子的氧化速率，有研究报道将Fe³⁺、氯酸盐、Cl₂等作为氧化剂氧化碘离子并开发了相应的催化剂，但存在弊端如造成环境污染和催化剂中毒等局限性。过氧化氢的氧化产物是水由于产物没有污染，且具有较为合适的氧化性而被工业界广泛采用，但缺乏合适的催化剂，如报道的钼酸钠虽然具有较好的催化效果，但是存在较为明显的过氧化现象；钨酸钠的催化效果受水体pH影响较大，酸适用范围较小，因其在强酸条件下形成了钨酸，不溶于水和酸而造成催化性能降低。因此由于无法克服碘离子反应速率慢的问题，工业上只能依赖延长工艺时间或者尽可能的通过反复吸收提高碘离子的浓度，造成碘回收成本高，产率有限。开发合适的催化剂提高过氧化氢氧化碘离子的速率成为解决问题的关键。但目前使用的催化剂的催化效率均比较低，回收差，成本高。

杂多酸作为一类独特的金属-氧簇阴离子，其富养表面使其具有极好的亲核能力从而螯合和捕获外来金属离子构筑成有不同维数结构的新材料。杂多阴离子结构确定兼有酸性和氧化性，而且，这些性质可通过改变组成元素 (抗衡离子、中心离子或配位离子) 进行系统设计与调控， 是理想的酸型和氧化型或双功能环境友好催化剂。其他构型的含钼杂多酸盐已有较多报道，而具 Waugh结构的杂多酸盐报道较少，因此Waugh型多金属钼氧酸盐有很大的研究空间，吸引着国内外众多化学工作者的关注。Waugh结构杂多酸簇是另一种经典的杂多酸簇，Waugh结构杂多酸具有八面体配位结构，Waugh 型多阴离子与金属离子连接成了具有三维开放骨架的结构。因此本发明提出了一种固体硅基Keggin型含钼杂多酸催化剂，是通过Keggin型杂多酸可与有机官能团偶联碳基多孔载体形成新的高效催化剂用于碘离子催化。

发明内容

本发明要解决的一个技术问题是提供一种用于碘回收的固体硅基Waugh型含钼杂多酸催化剂。

一种固体硅基Waugh型含钼杂多酸催化剂，其制备方法为：一种固体硅基Waugh型含钼杂多酸催化剂，其特征在于：其制备步骤为将硅质多孔材料和胺基官能团偶联剂加入pH为3~4的稀酸溶液中，加入Waugh型含钼杂多酸、表面活性剂，室温下磁力搅拌12 ~24h，超声震荡0.5~1h，移入水热反应釜中，利用程序升温的烘箱，将反应温度在0.5~1h内由室温升至150~180℃，保持该温度48~72h，而后自然降温至室温，分别用超纯水和乙醇冲洗数次，过滤，干燥10~12h。

所述的硅质多孔材料，为二氧化硅、硅藻土、膨润土中的一种。