[发明专利]一种固体碳基Anderson型含钼杂多酸催化剂及其应用

说明书

本发明公开了一种固体碳基Anderson型含钼杂多酸催化剂及其应用。其制备步骤为将碳质多孔材料和羧基官能团偶联剂加入pH为3~4的稀酸溶液中，室温下磁力搅拌12~24h，加入Anderson型含钼杂多酸、表面活性剂，超声震荡0.5~1h，移入水热反应釜中，利用程序升温的烘箱，将反应温度在0.5~1h内由室温升至150~180℃，保持该温度48~72h，而后自然降温至室温，分别用超纯水和乙醇冲洗数次，过滤，干燥10~12h。本发明所述的催化剂能够在非均相条件下高效催化过氧化氢氧化碘离子生成碘单质，反应条件温和，过氧化氢利用率高，环境友好无污染，无过氧化，热稳定性好，可以重复循环使用多次，易回收利用。

技术领域

本发明属于催化领域，具体涉及一种用于碘回收的固体碳基Anderson型含钼杂多酸催化剂的制备及应用方法。

背景技术

碘是世界上的稀缺资源之一，也是重要的化工原料，其化工产品广泛应用于食品、医药、染料、冶金、合成橡胶、农业、国防尖端科技等诸多行业。自然界没有专门的碘矿，只能从其他含碘物质中提取。碘的工业化生产主要是根据碘易升华的特性，采用氧化剂将海藻、磷矿等原料中的碘离子氧化回收。随着经济的发展，传统应用领域对碘的需求量持续加大，且碘不断地应用于新的领域，碘的供求矛盾将更加突出。虽然各种碘存储量较大，但并未解决碘资源紧缺的局面。但目前各种碘回收途径均存在碘资源含碘当量低且提取率低，生产成本高。尽管可以通过离子交换法、溶剂浮选法、沉淀法等来回收碘，相对采用合适的氧化剂来说，成本较高。选用合适的催化剂要注意碘离子很容易被氧化成碘酸等更高价态，需要将碘酸再次还原成碘单质。比如公告号为CN103183320A的中国发明专利，公开了“一种回收碘的方法”，将次氯酸钠作为氧化剂对废液中的无机碘进行氧化，利用强碱性阴离子交换树脂对这部分碘进行富集回收，然后再将碘酸根离子一步还原为碘单质，此碘回收工艺过于复杂，同时氯酸盐在氧化的过程中产生了氯离子，形成了挥发性盐酸腐蚀设备，达不到绿色环保的要求。

过氧化氢因其氧化产物是水，同时过氧化氢氧化性适中，不会使其产物造成过氧化，但过氧化氢氧化碘离子的速率比较低，尤其在碘源中的碘的当量比较低时，工业上需要较长的时间才能获得一定质量的碘。因此采用催化剂提高过氧化氢氧化碘离子的氧化速率是解决这一问题的关键。但目前使用的催化剂的催化效率均比较低，回收差，成本高。比如陈肖虎等将硫酸作为催化剂对碘氧化回收具有一定的催化作用，但氧化速率并没有明显的提高。

多金属氧酸盐同时集酸碱催化剂、氧化还原催化剂、金属氧化物纳米催化剂等的优良特性于一身，被认为是一种应用广泛的绿色的多功能催化剂。Anderson 型结构是多酸家族中结构较小的一类，Anderson型杂多酸具有均相和多相催化作用。由于具有较高的 D_3d对称性，Anderson型杂多酸可与有机配体进行功能化形成新的高效催化剂。本发明提出一种固体碳基Anderson型含钼杂多酸催化剂用于回收碘离子非均相催化，催化效率高循环性能好，易于回收。

发明内容

本发明要解决的一个技术问题是提供一种用于碘回收的固体碳基Anderson型含钼杂多酸催化剂。

一种用于碘回收的固体碳基Anderson型含钼杂多酸催化剂，其制备方法为：将碳质多孔材料和羧基官能团偶联剂加入pH为3~4的稀酸溶液中，加入Anderson型含钼杂多酸、表面活性剂，室温下磁力搅拌12 ~24h，超声震荡0.5~1h，移入水热反应釜中，利用程序升温的烘箱，将反应温度在0.5~1h内由室温升至150~180℃，保持该温度48~72h，而后自然降温至室温，分别用超纯水和乙醇冲洗数次，过滤，干燥10~12h。

所述的碳质多孔材料，为经前处理的活性炭、多壁碳纳米管、石墨烯、富勒烯、碳纤维中的一种。这些碳质的多孔材料前处理如下：在常温下用0.1M的氢氧化钠溶液清洗碳质多孔材料，然后用0.1M的稀盐酸清洗以除去碳质多孔材料表面的可溶性酸性、碱性杂质；将碳质多孔材料在浓度为30％的硝酸溶液中处理12~15h，洗涤，加热回流4~8h，100~120℃下干燥8~12h，得到碳质多孔材料样品。