[发明专利]一种固体碳基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碳基Waugh型含钼杂多酸催化剂及其应用。其制备步骤为将碳质多孔材料和羧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Waugh型固体碳基含钼杂多酸催化剂的制备及应用方法。

背景技术

碘是一种重要的化工原料，其化工产品广泛应用于食品、医药、染料、冶金、合成橡胶、农业、国防尖端科技等诸多行业。由于没有专门的碘矿资源，我国的碘主要从海藻、磷矿石、各种天然卤水等资源中获得，但其中碘的浓度很低，造成碘离子氧化成碘单质的速度很慢。虽然总量很大，但这些碘源的普遍特点就是含碘当量比较低，致使碘离子氧化为碘单质的速率很慢，提取率低，生产成本高。尽管可以通过离子交换法、浮选法、沉淀法等来回收碘，利用氧化剂来提高碘回收效率要高且成本更加低廉。适合碘离子氧化的氧化剂有很多种，但是必须注意的是，碘离子很容易被氧化成碘酸等更高价态，需要将碘酸再次还原成碘单质。比如公告号为CN103183320A的中国实用新型专利，公开了“一种回收碘的方法”，利用次氯酸钠对废液中的无机碘进行氧化，再采用强碱性阴离子交换树脂对这部分碘进行富集回收，然后再将碘酸根离子一步还原为碘单质，增加了工艺的复杂性，同时氯酸盐的引入产生了氯离子，产生挥发性盐酸腐蚀设备，达不到绿色环保的要求。

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。

杂多酸由于其组成和结构易于调控，具有酸性、氧化还原性、低毒和低腐蚀性，作为工业催化剂具有广阔的应用前景。这些性质可通过改变组成元素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。杂多酸化合物以其特殊的结构特征及性质和广泛应用越来越引起人们的关注。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 型多阴离子金属离子连接成了具有三维开放骨架的结构，给固载提供了更好的条件。因此本发明提出了一种固体碳基Waugh型含钼杂多酸催化剂，是通过Waugh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碳基Waugh型含钼杂多酸催化剂。

一种固体碳基Waugh型含钼杂多酸催化剂，其制备方法为：将碳质多孔材料和羧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。