[发明专利]一种利用微通道沉淀法制备钨酸锌催化剂的方法

说明书

本发明属于材料化学、催化剂制备、无机化工技术领域，具体涉及一种钨酸锌催化剂的制备方法，具体的说是在微通道反应器中利用化学沉淀法制备高纯度微米级钨酸锌催化剂的方法。一种利用微通道沉淀法制备钨酸锌催化剂的方法，包括下述步骤：（1）分别配制氯化锌水溶液、有机酸水溶液和钨酸钠水溶液；（2）将氯化锌水溶液与有机酸水溶液混合，配制成溶液A；（3）将溶液A和钨酸钠水溶液分别经由蠕动泵输入至微通道反应器中；（4）上述两股原料液在微通道反应器中混合并进行沉淀反应，沉淀反应在预定摩尔比n（Zn²⁺）/n（WO₄^2‑）范围内进行；（5）反应后收集生成的浆料，并依次进行酸碱度调节、过滤、洗涤和干燥，得到钨酸锌催化剂。

技术领域

本发明属于材料化学、催化剂制备、无机化工技术领域，具体涉及一种钨酸锌催化剂的制备方法，具体的说是在微通道反应器中利用化学沉淀法制备高纯度微米级钨酸锌催化剂的方法。

背景技术

钨酸锌（ZnWO₄）作为钨酸盐中重要的一员，具有良好的催化活性，由于其无毒、不易潮解、化学性稳定等优点被广泛用于卤化苯衍生物和水污染物的降解。对于用作催化剂的钨酸锌，其晶体结构、粒径、比表面积以及形貌对钨酸锌的催化性能有重要的影响。粒径越小，比表面积越大，粒径分布越均匀，钨酸锌的催化性能越好。钨酸锌粉体的制备合成及性能改进为其催化亚砜氧化提供了一条新的思路，具有极其重要的研究价值和广泛的市场前景。

对于钨酸锌的制备，目前研究人员已经提出了一系列的制备方法，如固相反应法、水热合成法、溶胶-凝胶法等；但目前存在的制备方法均属于常规釜式制备，有一定的局限性；固相反应法制备出来的钨酸锌粒径较大且粒径分布不均；水热合成法和溶胶-凝胶法制备钨酸锌成本较高，反应时间长，且难以大规模生产；所以有必要设计出一种新的方法来满足实际的制备需求。

发明内容

本发明的目的是提供一种利用微通道沉淀法制备钨酸锌催化剂的方法，该方法具有可调控性强、工艺简单、操作方便、产品产量高的特点。

利用连续流微通道进行钨酸锌的制备可以多方面解决已有工艺技术存在的诸多不足，能够突破常规釜式制备方法的局限。钨酸锌制备的沉淀反应属于快速反应，常规釜式制备方法通常是将原料滴入底料中进行反应，属于半间歇式反应。反应过程中由于反应物不能快速达到分子尺度的均匀混合，会导致钨酸锌产品粒径分布不均、反应时间长等问题。从文献检索看，微纳米级钨酸锌催化剂的微通道制备技术尚处于研究空白。通过在微通道反应器进行钨酸锌的连续化制备，保证了反应原料的均匀混合，强化了反应过程的快速传质，能够大幅度提高钨酸锌的产品质量。同时，利用微通道制备钨酸锌工艺可以通过并联增加反应器数目直接放大，放大过程对产品质量无影响。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的，一种利用微通道沉淀法制备钨酸锌催化剂的方法，具体包括下述步骤：

（1）分别配制氯化锌水溶液、有机酸水溶液和钨酸钠水溶液；

（2）将氯化锌水溶液与有机酸水溶液混合，配制成溶液A；

（3）将溶液A和钨酸钠水溶液分别经由蠕动泵输入至微通道反应器中；

（4）上述两股原料液在微通道反应器中混合并进行沉淀反应，沉淀反应在预定的摩尔比n（Zn²⁺）/n（WO₄^2-）范围内进行；

（5）反应后收集生成的浆料，并依次进行酸碱度调节、过滤、洗涤和干燥，得到高纯度的钨酸锌催化剂。

上述步骤（1）中，有机酸包括草酸、苹果酸、柠檬酸、苯甲酸、水杨酸中的一种或多种混合物，其中由于柠檬酸可以电离出3个H⁺，是一种电离强度较强的有机酸，能够快速去除氯化锌颗粒表面的氧化锌薄膜，因此优选柠檬酸水溶液作为有机酸使用；