[发明专利]一种二维片状多孔复合氧化物的制备方法及其在含氯挥发性有机污染物控制中的应用

说明书

本发明公开了一种二维片状多孔复合氧化物的制备方法及其在含氯挥发性有机污染物控制中的应用，将六水合硝酸锌水溶液加入到二甲基咪唑的甲醇溶液中，搅拌直至白色，过滤，干燥，得到白色粉末；将六水合硝酸钴水溶液加入到白色粉末水溶液中，然后加入氨水，搅拌，再在120‑160℃下水热晶化8‑12h，然后干燥，焙烧，得到二维片状多孔复合氧化物。本发明制备的二维片状的催化材料具有非常丰富的孔结构，高分散的活性位点，可有效的提高目标污染物的传质传输能力，从而表现出优异的含氯挥发烃氧化性能。本发明原材料价格低廉、合成方法简单、合成条件简单、对设备要求低，具有良好的工业化应用前景。

技术领域

本发明属于大气污染治理技术领域，特别涉及一种二维片状多孔复合氧化物的制备方法及其在含氯挥发性有机污染物控制中的应用。

背景技术

随着我国经济和工业的发展，目前，我国挥发性有机污染物(VOCs)的排放量大约在3100万吨/年，已经跃居世界首位并且在逐年增加。VOCs是指由多种高蒸气压(133.32Pa)和低沸点(50～260℃)有机物组成的有机化合物。其种类繁多主要包括：烃类、醛类、醇类、酮类、芳香烃类、酯类和醚类等，主要来源为有机化工、制药、表面喷涂、印刷、干洗、谷物储存和机动车尾气排放等方面，是造成光化学烟雾、雾霾、PM2.5的重要因素，已经严重威胁到了国民的身心健康、生态环境和生活幸福。

目前，挥发性有机物的治理主要采用末端治理，属于“综合治理”。采用的方法主要包括电晕法、光催化降解法、吸附法、吸收法、热分解法、热催化法和等离子体低温降解法。常用的催化处理技术为蓄热式热力焚化炉(RTO)技术，该技术虽然具有较好的吸附净化效果并且处理效果冷静，但其操作温度一般在800℃以上，具有较大能耗。而在目前常用的处理方法中，热催化降解由于其起燃温度低、反应速率快、操作简单且能耗低而被广泛应用于挥发性有机物的催化降解。热催化技术中最常选择的材料为过渡金属催化剂。高比表面积催化过渡金属材料因其优异的吸附性能在催化降解VOCs领域具有较大优势。因此，特殊形貌的催化材料得到了广泛开发。催化剂的选择与制备至关重要，尤其是对含氯挥发性有机物的完全深度氧化。其中，催化剂的结构、组分选择和功能要求是十分重要的因素，需要遵循以下几个原则：(1)实现低温催化，降低反应能耗；(2)具有优异的抗氯和抗积炭性能，提高材料的使用寿命；(2)减少或避免副产物产生，实现绿色无污染。因此，开发简单有效的制备方法可实现工业应用、环境友好并且至关重要。

发明内容

本发明的目的是提供一种二维片状多孔复合氧化物的制备方法及其在含氯挥发性有机污染物控制中的应用。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种二维片状多孔复合氧化物的制备方法，包括以下步骤：

将六水合硝酸锌水溶液加入到二甲基咪唑的甲醇溶液中，搅拌直至白色，过滤，干燥，得到白色粉末；将六水合硝酸钴水溶液加入到白色粉末水溶液中，然后加入氨水，搅拌，再在120-160℃下水热晶化8-12h，然后干燥，焙烧，得到二维片状多孔复合氧化物。

本发明进一步的改进在于，六水合硝酸锌水溶液通过以下过程制得：将0.01-0.075mol的六水合硝酸锌完全溶解于80-150mL的无水甲醇中，并以400-600rpm转速搅拌20-30min，形成无色澄清透明的溶液，得到六水合硝酸锌水溶液。

本发明进一步的改进在于，二甲基咪唑的甲醇溶液通过以下过程制得：将0.01-0.075mol的二甲基咪唑完全溶解于80-150mL的无水甲醇中，并在400-600rpm转速搅拌5-10min，形成无色澄清透明的溶液，得到二甲基咪唑的甲醇溶液。

本发明进一步的改进在于，六水合硝酸锌与二甲基咪唑的物质的量的比为0.01-0.075mol：0.01-0.075mol。

本发明进一步的改进在于，白色粉末与水的比为0.1-0.3g：30-50mL。