[发明专利]一种用于萘降解双相V-Ti高效催化剂的制备方法

说明书

本发明涉及一种用于萘降解双相V‑Ti高效催化剂的制备方法，其具体步骤如下：将模板剂加入乙醇中，超声搅拌溶解，再将钛源、钒源依次加入上述溶液中，搅拌溶解；经过恒温恒湿挥发形成凝胶；在空气中煅烧，最后得到用于萘降解双相V‑Ti高效催化剂。本发明制得的催化剂具有较大的比表面积，催化剂中的双相协同作用与过渡金属的掺杂作用成功耦合，提供大量的氧空位和更多的活性组分。催化剂在相对温和的催化条件下，对环境污染物萘的降解率高，稳定性好，回收利用容易，可多次循环使用，而且反应过程操作简单，绿色经济，对环保有很大意义。

技术领域

本发明涉及一种催化剂，尤其涉及一种用于萘降解双相V-Ti高效催化剂的制备方法。

背景技术

多环芳烃(PAHs)是具有两个或多个苯环的化学污染物，主要来源于煤焦油的炼制和加工过程以及化石燃料的不完全燃烧。而萘作为结构最简单的多环芳烃，由于其毒性、致突变性及潜在致癌性被认定为一种典型的环境污染物，被美国环境保护署(EPA)和国际癌症研究机构(IARC)列为16种优先控制的环境污染物之一。萘的液相氧化法由于成本低，反应条件温和，节能环保等特点得到广泛研究。但也出现了催化剂利用率低，成本高等问题，因此，寻求高效的催化剂迫在眉睫。

介孔TiO₂由于其突出的特性如成本低，环境友好，聚合物丰富，化学和热稳定性好而备受关注。TiO₂具有三种天然存在的晶型：锐钛矿，金红石和板钛矿。锐钛矿是一种亚稳态TiO₂晶相，它倾向于转变为金红石相，减少表面积，导致催化活性丧失。Zhang等报道在强酸性条件下，由于氯离子会中断金红石结构的生长(影响程度取决于氯离子浓度)，从而形成双相结构，且干燥煅烧后会在相界面处形成氧空位，氧空位等缺陷可以作为固体表面的反应位点，从而提高其催化活性。An等制备具有氧空位的锐钛矿-金红石双相TiO₂用于光催化制氢，结果显示其析氢速率是空白TiO₂纳米管的19倍。Fang等通过原位还原的方法制备了Ti³⁺自掺杂的TiO₂，进一步增加了催化剂的氧空位浓度。但是，催化剂的催化活性受限于较小的比表面积。已证明金属元素的掺杂可以改善TiO₂的性质，提高比表面积和催化活性，其中V-TiO₂催化剂是很有前景的催化体系，氧化钒和二氧化钛载体之间的协同作用负责该系统的催化功能。Zhu等制备掺钒的锐钛矿-金红石双相介孔V-TiO₂光催化剂用于降解苯酚和4-氯苯酚，结果表明催化剂具有良好的结晶度，比表面积也得到很大提高。但是其制备过程繁琐，而且制备条件苛刻。Yv等通过传统的一锅溶胶凝胶法制备锐钛矿相介孔V-TiO₂催化剂用于萘双氧水催化氧化反应。结果表明锐钛矿相介孔TiO₂的热稳定性低、有序性差和氧空位浓度低等缺点仍然严重影响着催化剂的催化性能，而且较小的比表面积小仍然影响着催化剂的应用。

发明内容

本发明的目的是为了改进现有技术的不足而提供一种用于萘降解双相V-Ti高效催化剂的制备方法。制备的催化剂极大地提高了萘的降解，对环境保护有很大意义。

本发明的技术方案为：一种用于萘降解双相V-Ti高效催化剂的制备方法，其具体步骤如下：

1)将模板剂加入乙醇中，超声搅拌溶解；

2)将有机和无机钛源、钒源依次加入上述溶液中，超声搅拌溶解得混合溶液；

3)恒温恒湿挥发形成凝胶；

4)在空气中煅烧，得到用于萘降解双相V-Ti高效催化剂。

本发明制得的用于萘降解双相V-Ti高效催化剂以二氧化钛为载体，五氧化二钒为活性组分，其中五氧化二钒与二氧化钛的摩尔比为0.09-0.11:1。

优选所述的模板剂为P123、F127或CTAB中的一种；模板剂在乙醇溶液中的浓度为0.0040-0.0060mol/L。