[发明专利]一种毫米粒径海绵铁三金属催化剂的制备方法和应用

摘要

本发明提供了一种毫米粒径海绵铁三金属催化剂的制备方法，该方法通过采用溶有聚乙烯吡咯烷酮的乙二醇或丙三醇混合水溶液调控铜银双金属修饰s‑Fe0的生长过程的选择性，进一步提高铜修饰海绵铁双金属的催化反应活性；解决传统纳米双金属催化剂的分离与循环利用难题，并降低处理成本；通过铜银共修饰s‑Fe0反应也进一步提高单独铜修饰s‑Fe0存在易腐蚀降低活性等缺陷。

主权项

1.一种毫米粒径海绵铁三金属催化剂的制备方法，其特征在于包括以下步骤：步骤1、挑选粒径为3～5mm海绵铁颗粒，所述海绵铁中含有包括铝、硫、锰、镁、硅、钙的杂质元素；所述海绵铁中铁元素质量分数90％以上；步骤2、对海绵铁颗粒在投加前用浓度为0.5～2M盐酸活化，在超声仪中超声30分钟再利用磁铁分离并用去离子水反复洗涤，超声功率200W、频率40kHz；所述洗涤水的用量为10ml/g海绵铁，超纯水洗涤三次；超声条件包括：超声时间30min，溶液温度20～30℃，超声功率200W、频率40kHz；所述洗涤是指用超纯水按照10mL/g海绵铁漂洗一次；所述干燥直接用循环真空泵抽干，抽滤气压0.05MPa；步骤3、配制硝酸银和硝酸铜混合溶液；取一定量混合溶液分别投加到含有体积比10‑20％的乙二醇或丙三醇水溶液中并在超声功率200W、频率40kHz的超生波辐射下混合均匀后，再加入质量浓度为5～10％的聚乙烯吡咯烷酮水溶液；再次超声波辐射混合30分钟；步骤4、向含有聚乙烯吡咯烷酮、硝酸银和硝酸铜的乙二醇或丙三醇水溶液中投加海绵铁颗粒进行三金属制备反应；其中：铜离子和银离子的摩尔比为1：1～10：1；银盐为硝酸银，铜盐为硝酸铜；混合溶液中硝酸铜浓度为5mM～45mM，硝酸银浓度为1mM～5mM；海绵铁的投加剂量为10g/L～50g/L；投加的铜离子和海绵铁颗粒的质量比为1：100～9：100；即：铜元素和铁元素的质量比为1.14：100～10.29：100，铁元素与银元素质量比为100：0.39～100：3.48；步骤5、利用磁铁的磁性分离实现海绵铁三金属混合体系的固液分离，再利用超纯水洗涤，循环真空泵抽干后再经过真空冷冻干燥处理得到海绵铁三金属催化剂；步骤6、惰性气体氛围下保存海绵铁三金属催化剂；该步骤中，将步骤5所制备的海绵铁三金属催化剂放入棕色广口瓶中，并通入氮气，驱赶棕色广口瓶中残留的空气，防止海绵铁三金属催化剂被氧化失活；再放入干燥器中保存。