[发明专利]一种掺杂型纳米MnO2-CuO/Al2O3催化剂的制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种催化剂的制备方法和应用。

背景技术

催化臭氧化技术在有机污染物的降解过程中，降解速率高、反应成本低，在污水处理中具有广泛的应用前景。在传统在单独臭氧反应中加入催化剂即为催化臭氧化技术，催化剂的加入可以使反应体系中臭氧的氧化电势得以提高，可以使活性物种(羟基自由基·OH)快速的产生，其氧化能力高于臭氧分子，从而可以更加迅速的使反应体系中的有机污染物得以去除。非均相臭氧催化氧化技术在反应中催化剂成固体状态，易于回收，相比较均相臭氧催化氧化技术发展空间更大，目前已成为高级氧化降解有机污染物技术的研究热点。

传统的催化剂制备方法大多数是在多孔性载体的表面负载活性组分，即负载型催化剂。但在使用过程中，负载型催化剂在水力剪切、磨损等因素作用下，很容易使活性组分发生脱落，造成催化活性降低，甚至失去催化活性。

发明内容

本发明的目的是要解决负载型催化剂负载量低，且在水处理使用中由于水力剪切、磨损因素作用下活性组分易于脱落、易于造成催化活性降低的问题，而提供一种掺杂型纳米MnO₂-CuO/Al₂O₃催化剂的制备方法和应用。

一种掺杂型纳米MnO₂-CuO/Al₂O₃催化剂的制备方法，是按以下步骤制备的：

一、制备纳米MnO₂：将质量分数为1％～10％的Na₂S₂O₃溶液与质量分数为1％～10％的KMnO₄溶液混合，得到混合溶液A；再使用质量分数为0.1％～1.0％的HCl溶液调节混合溶液A的pH至5，得到沉淀物质Ⅰ；将沉淀物质Ⅰ在温度为60℃～70℃下静置2h～3h，再使用蒸馏水对沉淀物质Ⅰ进行清洗，至清洗液的pH为中性，得到清洗后的沉淀物质Ⅰ；将清洗后的沉淀物质Ⅰ在温度为100℃～130℃下干燥12h～15h，再在温度为400℃～700℃下焙烧4h～6h，得到纳米MnO₂；

步骤一中所述的质量分数为1％～10％的Na₂S₂O₃溶液与质量分数为1％～10％的KMnO₄溶液的体积比为1:(1～10)；

二、掺杂：

①、将Al(OH)₃粉末、纳米MnO₂和Cu(NO₃)₂粉末混合，再加入质量分数为0.1％～1.0％的氨水，得到混合物B；使用质量分数为0.1％～1.0％的HNO₃溶液将混合溶液B的pH调节至5～6，得到混合物C；

步骤二①中所述的纳米MnO₂与Al(OH)₃粉末的质量比为1:(10～15)；

步骤二①中所述的Cu(NO₃)₂粉末与Al(OH)₃粉末的质量比为1:(20～40)；

步骤二①中所述的Al(OH)₃粉末的质量与质量分数为0.1％～1.0％的氨水的体积比为1g:(1mL～5mL)；

②、将铝溶胶加入到混合物C中，再制成粒径为4mm～6mm的球形催化剂，再在室温下风干4h～8h，再在温度为110℃下干燥4h～8h，再放入到马弗炉中，再将马弗炉以100℃·h^-1～150℃·h^-1的升温速率从室温升温至550℃～700℃，再在温度为550℃～700℃下保温4h～8h，再自然冷却至室温，得到掺杂型纳米MnO₂-CuO/Al₂O₃催化剂；

步骤二②中所述的铝溶胶与混合物C的质量比为1:(5～10)。

一种掺杂型纳米MnO₂-CuO/Al₂O₃催化剂用于高浓度难降解污水的深度处理。

本发明的原理及优点：