[发明专利]一种金属氧化物催化剂的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及催化剂制备技术领域，尤其涉及一种在废水处理中所使用的采用臭氧催化生成羟基自由基所使用的一种金属氧化物催化剂的制备方法。

背景技术

羟基自由基(·OH)是一种重要的活性氧，其由氢氧根离子团(OH-)失去一个电子所形成。羟基自由基(·OH)具有极强的得电子能力(即氧化能力)，氧化电位2.8v，是自然界中仅次于氟的氧化剂。

近年来，浓度高且结构稳定的有机废水呈不断出现的趋势，如何有效地去除这些难降解的有机废水已经成为水处理的热点问题。羟基自由基(·OH)因其有极高的氧化电位(2.80EV)，其氧化能力极强，可与大多数有机污染物发生快速的链式反应，无选择性地把有害物质氧化成CO₂、H₂O或矿物盐，无二次污染。在金属氧化物催化剂的催化反应下可通过臭氧生成羟基自由基(·OH)，以大幅提高羟基自由基(·OH)的产出效率。

现有技术中的用于将臭氧生成羟基自由基的金属氧化物催化剂，通常采用形成有多孔结构的氧化铝作为金属氧化物催化剂基材，但是这种金属氧化物催化剂在羟基自由基(·OH)生成过程中产率较低。同时，现有技术中用以将臭氧催化生成羟基自由基的金属氧化物催化剂中存在金属氧化物与基材附着力不佳的技术问题。

有鉴于此，有必要对现有技术中的使用臭氧生成羟基自由基的催化氧化反应所使用的金属氧化物催化剂予以改进，以解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于公开一种金属氧化物催化剂的制备方法，用以实 现提高利用臭氧生成羟基自由基的产率，并提高金属氧化物与基材的附着强度。

为实现上述目的，本发明提供了一种金属氧化物催化剂的制备方法，包括以下步骤：

S1、基材预制：将氧化铝与蜂窝陶瓷用纯净水洗净，去除表面杂质后沥水阴干后进行低温烘干；

S2、催化剂母液制备：将浓度为30wt％～50wt％的Cu(NO₃)₂溶液、浓度为30wt％～50％wt％的Mn(NO₃)₂溶液和浓度为5wt％～10wt％的Ce(NO₃)₃溶液按体积比为2∶7∶1的比例混合均匀，以制得第一中间体催化剂母液，同时将浓度为30wt％～50％wt％的Mn(NO₃)₂溶液和浓度为5wt％～10wt％的Ce(NO₃)₃溶液按体积比为9∶1的比例混合均匀，以制得第二中间体催化剂母液；

S3、基材第一次浸渍：将步骤S1预制后的氧化铝与蜂窝陶瓷在第一中间体催化剂母液浸泡4-6小时后沥干备用；

S4、基材首次焙烧：将步骤S3制得的基材放入反应炉中分三次并以相同升温速率分别从室温连续升温至60摄氏度、150摄氏度及300摄氏度进行焙烧，并分别保温后自然冷却至室温，以制备得到金属氧化物催化剂第一中间体；

S5、将步骤S4中所制得的金属氧化物催化剂第一中间体在第二中间体催化剂母液中浸泡2-4小时后沥干备用；

S6、基材二次焙烧：将步骤S5制得的基材放入反应炉中分四次并以相同升温速率分别从室温连续升温至60摄氏度、150摄氏度、300摄氏度及650摄氏度进行焙烧，并分别保温后自然冷却至室温，以制备得到金属氧化物催化剂第二中间体；

S7、清洗：将步骤S6所制得的金属氧化物催化剂第二中间体使用KOH溶液清洗后阴干分层叠加布置以制备得到金属氧化物催化剂。

作为本发明的进一步改进，所述步骤S1中的氧化铝为氧化铝球，所述氧化铝球的粒径为3～5mm；所述步骤S1中的蜂窝陶瓷的蜂窝孔径为3-5mm， 且蜂窝陶瓷的厚度大于10mm。

作为本发明的进一步改进，所述步骤S1中的“低温烘干”具体为：在烘箱中从室温升温至60摄氏度并保温4-6小时。

作为本发明的进一步改进，所述步骤S1之后还包括将低温烘干后的氧化铝与蜂窝陶瓷进行风淋处理的步骤。

作为本发明的进一步改进，所述步骤S4具体为：首先将步骤S3制得的基材放入反应炉进行焙烧，并将反应炉在2小时内从室温升温至60摄氏度并保温3小时；然后在2小内从60摄氏度升温至150摄氏度并保温0.5小时；然后，在2小时内升温至300摄氏度并保温0.5小时；最后自然冷却至室温，以制备得到金属氧化物催化剂第一中间体。