[发明专利]一种稳定高效的湿式氧化催化剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于水处理与材料制备技术领域，更加具体地说，涉及一种应用于湿式催化氧化处理高浓度有机废水的复合金属氧化物催化剂及其制备方法。 

背景技术

随着世界人口、工业化、农业和城市化的发展，大量难分解有机物不断进入水体，不但使人类的生存环境日益恶化，阻碍相关工业的发展，而且使世界可利用淡水资源的数量和质量持续下降。废水处理已经成为重要的社会、技术、经济和政治问题。水中污染物的去除也已经成为重要的研究领域。化工和石油行业产生剧毒的有机废物的种类繁多。其中含酚废水来源广泛，危害较大。未取代的苯酚通常作为模型化合物用于废水处理研究。对于高浓度工业废水的净化处理，目前国内外研究较多的主要有湿空气氧化技术(WAO)、湿式催化氧化技术(CWO)、超临界水氧化技术(SCWO)等。湿式催化氧化法中湿式双氧水催化氧化（WHPCO），作为一种高级氧化过程（AOPs），能够有效而温和的处理有毒废水。过渡金属化合物，尤其是铜基催化剂是目前最常见、最经济的催化剂，在AOPs反应中显示出高的催化活性。然而，过渡金属氧化物活性组分在反应过程中的溶出和热处理过程中烧结导致的催化剂失活成为该体系亟待解决的问题。选择合适的催化剂制备方法是解决上述多相氧化催化剂稳定性最直接的途径。 

类水滑石材料（LDHs），又称阴离子粘土或层状双羟基氢氧化物，是一种具有层状结构的无机功能材料。其层板由二价和三价金属阳离子按照一定的比例和顺序排列并可调变，平衡电荷的层间阴离子可交换。其拓扑分解特征使得焙烧产物具有高比表面积、高热稳定性，各金属离子能够达到分子水平上均匀分布。因此，可以利用类水滑石及其焙烧产物的这一特性，将活性组分、助剂和载体一同引入到类水滑石层板，然后经过焙烧得到金属氧化物催化剂。 

湿式催化氧化常用铜基氧化物催化剂，当以铜基类水滑石前体经过焙烧制取，也避免不了会伴随产生少量氧化物铜，在酸性反应条件下或受中间产物的影响铜离子易溶出，对水体造成二次污染，而同时形成的大量复合金属氧化物，例如铜基尖晶石氧化物，由 于结构较之单一氧化铜稳定，在相同条件下，较难溶出，因此对氧化物采用酸预处理可以获得稳定的复合金属氧化物催化剂，从而可以提高催化剂的稳定性。 

发明内容

本发明的目的再与克服现有技术的不足，提供一种稳定高效的湿式氧化催化剂及其制备方法，用于高浓度有机废水湿式催化氧化。该技术方案不但可以使得催化剂各金属组分高度均匀分散，提高催化剂的活性，而且能够抑制金属组分特别是活性组分的流失，改善催化剂的稳定性。 

本发明的技术目的通过下述技术方案予以实现： 

本发明制备的催化剂为CuZnAlFeLa复合氧化物催化剂，其中Cu和Zn为二价金属离子M²⁺，Al、Fe和La为三价金属离子M³⁺，其制备方法按照下述步骤进行： 

（1）步骤1，配置盐溶液，称取可溶性铜盐、锌盐、铝盐、铁盐和镧盐溶于水中，配制成总金属离子浓度为0.01～1.50mol/L的混合盐溶液，其中二价与三价金属离子摩尔比n[M²⁺]：n[M³⁺]=（2.0～4.0）：1，二价铜与锌离子摩尔比n[Cu²⁺]：n[Zn²⁺]=（0.3～3.0）：1，优选（1～2）：1；三价铝离子与其它三价离子总和的摩尔比n[Al³⁺]：n[Fe³⁺+La³⁺]=（0.1～10.0）：1，优选（1.5～2.5）：1；三价镧与铁的摩尔比n[La³⁺]：n[Fe³⁺]=（0.05～2.0）：1，优选（0.1～1）：1； 

在所述步骤1中，所述可溶性铜盐、锌盐、铝盐、铁盐和镧盐旨在提供相应的金属元素，选用硝酸盐、硫酸盐、磷酸盐、醋酸盐或者氯化物。