[发明专利]一种钛柱撑蒙脱石复合催化剂的制备方法和应用

说明书

本发明涉及催化剂领域，具体涉及一种钛柱撑蒙脱石复合催化剂的制备方法和应用，包括以下步骤：S1.制备钠基蒙脱石悬浊液A；S2.制备钛柱撑剂液B；S3.制备钛柱撑蒙脱石悬浊液C；S4.将悬浊液C在室温条件下老化20～30h，并同时以转速20～35r/min搅拌；S5.将步骤S4老化的悬浊液C，以转速3800～4500r/min离心3～10min，用去离子水洗涤至中性，后将滤渣在温度70～90℃条件下烘干；S6.将步骤S5烘干后的产物研磨并过200目筛，后在温度100～500℃条件下煅烧1～3h，即得。本发明得到的复合催化剂催化活性高，能够应用到难降解有机化合物的催化分解转化上。

技术领域

本发明涉及催化剂领域，具体涉及一种钛柱撑蒙脱石复合催化剂的制备方法和应用。

背景技术

硝基酚是一类典型的难生物降解有机化合物，已被广泛用作农药、除草剂、染料等各种合成化合物的中间体，其所含的硝基(-NO₂)在芳香环中因能强吸拉电子而增强了化合物的生化稳定性。主要是纺织行业和染坊所排放的工业废水释放到环境中的各种染料，会给人类和动植物的生存环境带来不可磨灭的伤害。

二氧化钛(TiO₂)是一种环境催化领域非常重要的半导体材料，且因储量丰富、无毒性、低成本的环保特性而成为在环境治理中广泛用于多种污染物的氧化-还原转化中，特别是有机污染物光催化分解转化的应用取得重要进展。二氧化钛粉末虽然具有较大的比表面积和优异的催化活性，但仍然存在一些实际问题，比如，回收再利用困难、易团聚结块等缺点。然而将TiO₂固定在蒙脱石(Mt)上却在一定程度上既能保留TiO₂结晶相半导体性质，又能解决上述难回收和易团聚问题。

黏土结构改性的一种有效的方法与开发催化剂的策略，如用金属阳离子作为柱撑离子改性剂，可以设计不同的层柱撑黏土。在层柱撑改性黏土中，其中钛柱撑黏土(TPC)作为潜在的催化剂具有多种优势，包括高稳定性，巨大的比表面积和可调节孔径的大孔，因而吸引了人们的广泛兴趣。所以，几十年来，TPC矿物材料一直是重要的研究热点。酸活化、加热、阳离子固定等处理方式，极大影响黏土矿物表面性质(包括表面电荷、酸度、结构等)，从而改变其实际应用潜力。特别是，热处理不仅会改变蒙脱石层状结构和表面性质，而且对TiO₂晶体生长也会产生影响。过高的温度处理不仅会破坏蒙脱石层状结构和表面官能团，而且还可能使得TiO₂由锐钛矿相转变为金红石型。金红石型TiO₂结构更加稳定，然而,其电子传递速率不如锐钛矿。

现有的制备钛柱撑蒙脱石(TPMt)方法有很多，而水热法和溶胶法是最常见的两种，且以往制备出来的钛柱撑蒙脱石粉末几乎都没有详细的热改性产物分析。本发明发现没有经过热处理的钛柱撑蒙脱石表面存在很多酸位，而这些酸位将与硝基酚污染物共同竞争电子，显然，不利于污染物的催化还原转化去除。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术中钛柱撑蒙脱石表面存在很多酸位，对硝基酚污染物的催化还原转化效果不好的问题，提供了一种钛柱撑蒙脱石复合催化剂的制备方法和应用。

本发明的目的通过以下技术方案予以实现：

一种钛柱撑蒙脱石复合催化剂的制备方法，包括以下步骤：

S1.将钠基蒙脱石分散于去离子水中，在室温条件下搅拌2～4h，得到质量百分数为3％～6％的钠基蒙脱石悬浊液A；

S2.按照Ti和H⁺的摩尔比为1:(1.5～2.5)，将钛酸四丁酯和HCl溶液混合，得到钛柱撑剂液B；

S3.将悬浊液A和钛柱撑剂液B按[Ti]/Mt为5～20mmoL/g进行混合，搅拌0.5～1.5h，得到钛柱撑蒙脱石悬浊液C；

S4.将悬浊液C在室温条件下老化20～30h，同时以20～35r/min的转速搅拌；