[发明专利]一种具有净化空气中甲苯功能的催化剂及其制备方法

权利要求书

1.一种具有净化空气中甲苯功能的催化剂，其特征在于：以铈铁复合氧化物与铁基固态离子液体结合作为复合载体，以贵金属Pd作为活性组分，所述铁基固态离子液体为Fe_0.33[TEAPS]₂PMo₁₂O₄₀、Fe_0.66[TEAPS]PMo₁₂O₄₀、Fe_0.33[TEAPS]HPMo₁₂O₄₀中的一种, 催化剂中Pd的质量分数为2.0~5.0wt%。

2.如权利要求1所述的具有净化空气中甲苯功能的催化剂，其特征在于：活性组分Pd是通过沉积沉淀法负载到复合载体上的。

3.一种具有净化空气中甲苯功能的催化剂的制备方法，其特征在于，是通过如下步骤实现的：

（1）铈铁复合氧化物的制备

将硝酸铁溶液和硫酸铈溶液在室温下混合搅拌10~20min，然后加入尿素和CTAB并继续搅拌30min，将所得的混合溶液于80~90℃下处理12~24h，将所得产物经离心、洗涤、干燥后于400~500℃焙烧处理4~6h；所述硝酸铁和硫酸铈的物质的量之比为 (0.25~4):1，所述尿素的加入量为硝酸铁和硫酸铈总物质的量的10~20倍，所述CTAB的加入量为硝酸铁和硫酸铈总重量的5~10 wt%；

（2）离子液体前驱体TEAPS的合成

将1,3-丙烷磺酸内酯和对二甲苯加入到超声反应器中，完全溶解后向超声反应器中通入N₂1~2h，然后打开超声反应器将功率保持在200~300W，并通过恒压滴液漏斗将三乙胺以10~15滴/min的速度向超声反应中进行滴加，滴加完毕后继续反应4~6h得到乳白色反应混合物，将反应混合物进行离心，所得到的白色沉淀用乙酸乙酯洗涤三次，并在70℃下干燥6h，得到的白色粉末固体即为TEAPS；

（3）铈铁复合氧化物与铁基固态离子液体复合载体的制备

将铈铁复合氧化物、磷钼酸、硝酸铁、TEAPS加入到去离子水中得到混合物，在室温下搅拌30 min后转移至超声反应器中于200~400W反应4h~8h，反应结束后将混合物进行离心，所得固体产物在70~90℃干燥6~8h，所得固体即为铈铁复合氧化物与铁基固态离子液体的复合载体，其中由磷钼酸、硝酸铁、TEAPS反应制备得到铁基固态离子液体；

（4）活性组分Pd的负载

依次向三口烧瓶中加入氯化钯溶液、步骤（3）制备的复合载体、尿素，然后在80~90℃下反应12~24h，再依次经离心、洗涤、干燥后，在300℃下5vol% H₂/N₂条件下还原处理4~6h，得到Pd含量为2.0~5.0wt%的催化剂。

4.如权利要求3所述的具有净化空气中甲苯功能的催化剂的制备方法，其特征在于：步骤（1）中，硝酸铁溶液的物质的量浓度为0.1~0.4mol/L，硫酸铈溶液的物质的量浓度为0.1~0.4mol/L。

5.如权利要求3所述的具有净化空气中甲苯功能的催化剂的制备方法，其特征在于：步骤（2）中，所述1,3-丙烷磺酸内酯在对二甲苯中的物质的量浓度为2moL/L，1,3-丙烷磺酸内酯与三乙胺的物质的量之比为1:1。

6.如权利要求3所述的具有净化空气中甲苯功能的催化剂的制备方法，其特征在于：步骤（2）中，N₂的流速为20~50mL/min。

7.如权利要求3所述的具有净化空气中甲苯功能的催化剂的制备方法，其特征在于：步骤（3）中，混合物中铈铁复合氧化物的质量浓度为10~20g/100mL；磷钼酸、TEAPS、硝酸铁的摩尔比为1.0:(1.0~2.0):（0.33~0.66）；混合物中TEAPS的摩尔浓度为0.20 mol/L。