專利名稱：稀土復(fù)合Zr交聯(lián)蒙脫土材料的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用催化消除VOCs的稀土復(fù)合Zr交聯(lián)蒙脫土材料的制備方法。
背景技術(shù)：
交聯(lián)粘土(Cross-linking Clays，CLS)是一類新穎的人工合成分子篩型催化材料。由于粘土在強極性分子作用下具有可膨脹性和離子交換性，采用離子交換等方式把一些較大體積的交聯(lián)劑引入其層間域，使之交替形成分子級別的支柱，可制成孔徑大小分布規(guī)則并能吸附轉(zhuǎn)化有機大分子新穎分子水平復(fù)合材料，有望在VOCs的催化消除領(lǐng)域中得到廣泛的應(yīng)用。現(xiàn)有用于催化反應(yīng)的粘土材料以通過加入交聯(lián)物質(zhì)制得復(fù)合粘土為主，采用的交聯(lián)物質(zhì)主要有烷基季胺離子、雙環(huán)胺陽離子、金屬鰲合物和多羥基金屬陽離子4類。其中最常用的交聯(lián)物質(zhì)是多羥基金屬陽離子，但采用該交聯(lián)物質(zhì)制得的粘土材料存在孔徑分布不規(guī)則，熱穩(wěn)定性差的現(xiàn)象，限制了它的應(yīng)用。而在交聯(lián)粘土中摻雜稀土元素制備成稀土復(fù)合Zr交聯(lián)蒙脫土材料還未見報導(dǎo)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種用于VOCs脫除的稀土復(fù)合Zr交聯(lián)蒙脫土材料的制備方法。
本發(fā)明提供的稀土復(fù)合Zr交聯(lián)蒙脫土材料的制備方法，以蒙脫土為起始粘土原料，通過進行Zr交聯(lián)和稀土復(fù)合二步法組成，制備得到用于VOCs催化消除的多孔粘土材料。
本發(fā)明提供的稀土復(fù)合Zr交聯(lián)蒙脫土材料的制備方法，其步驟為1.Zr交聯(lián)劑的制備將原料氯化亞鋯加適量水溶解，配成濃度為1.0mol/L的溶液，在60--80℃溫度條件下攪拌3-5小時后，室溫條件下老化172--184小時，得到Zr交聯(lián)劑；2.稀土復(fù)合Zr交聯(lián)蒙脫土的制備將含有稀土元素鑭、鈰、鐠、釤、釹的硝酸鹽原料的一種與上述的Zr交聯(lián)劑，按稀土元素與Zr離子的摩爾比為1∶10，加適量水溶解，在60--80℃溫度條件下攪拌3-5小時，50--60℃溫度下老化28--35小時，得到稀土復(fù)合Zr交聯(lián)劑；將稀土復(fù)合Zr交聯(lián)劑在60--70℃溫度，磁力攪拌條件下，緩慢滴入質(zhì)量濃度為1％的蒙脫土懸濁液中，恒溫，老化2--5小時，抽濾，用去離子水多次洗滌至無氯離子；將上述前驅(qū)體在空氣氛中在50--60℃溫度，空氣氛條件下烘干2-4小時，研磨，100目過篩，制得本發(fā)明的稀土復(fù)合的Zr交聯(lián)蒙脫土。
本發(fā)明所述稀土元素硝酸鹽原料是硝酸鑭或硝酸鈰。
本發(fā)明所述的稀土復(fù)合Zr交聯(lián)劑的攪拌溫度為80℃，攪拌時間為4小時。老化溫度為60℃，老化時間為32小時。
本發(fā)明所述的稀土-Zr交聯(lián)劑滴入蒙脫土懸濁液的滴加溫度為65℃，滴加時間為1-2小時。老化溫度為65℃，老化時間為3小時。
本發(fā)明所述的烘干溫度為60℃，烘干時間為4小時，烘干氣氛為空氣氛。
本發(fā)明工藝制得的稀土復(fù)合Zr交聯(lián)蒙脫土新材料比表面高300m2/g左右，而原礦僅45m2/g左右，熱穩(wěn)定性較好，在800℃焙燒后，層間距仍可保持不變，提高了黏土的孔徑分布規(guī)則性，促進了孔徑大小均勻化。
采用該材料為催化燃燒消除VOCs可獲得很好的效果。以稀土La復(fù)合Zr交聯(lián)蒙脫土為例與未經(jīng)稀土復(fù)合的蒙脫土相比較，該材料上對甲苯的完全轉(zhuǎn)化溫度由460℃下降至220℃，對丙酮的完全轉(zhuǎn)化溫度由＞500℃下降至230℃，對乙酸乙酯的完全轉(zhuǎn)化溫度由＞500℃下降至250℃。
具體實施例方式
實施例1參照上述的制備步驟①將原料氯化亞鋯加適量水溶解，配成濃度為1.0mol/L的溶液，在80℃溫度條件下攪拌4小時后，室溫條件下老化184小時，得到Zr交聯(lián)劑；②將硝酸鑭或硝酸鈰加適量水溶解，與①所述的溶液混合，上述物質(zhì)的摩爾比為La∶Zr＝1∶10.在80℃溫度條件下攪拌4小時，60℃溫度條件下老化32小時。
③配制質(zhì)量百分比為1％的蒙脫土懸濁液。
④65℃溫度，磁力攪拌條件下，將②所述的混合溶液緩慢滴加入③所述的蒙脫土懸濁液溶液，控制滴加時間為1-2小時，65℃恒溫條件下，老化3小時，將該溶液抽濾除去溶劑，多次洗滌至無氯離子。
⑤將此前驅(qū)體在空氣氛中60℃溫度下烘干2-4小時，研磨，100目過篩，制得本發(fā)明的稀土復(fù)合的Zr交聯(lián)蒙脫土。
實施例2稀土復(fù)合Zr交聯(lián)蒙脫土材料的一個具體實施例，其步驟為1.Zr交聯(lián)劑的制備按Zr含量為1.0mol/L的濃度，計算稱取氯化亞鋯ZrOCl289.06g，加水280ml溶解，過濾，在80℃條件下攪拌4小時后，室溫條件下老化184小時，得到Zr交聯(lián)劑，待用。
2.稀土復(fù)合Zr交聯(lián)蒙脫土的制備2.1按稀土元素La與Zr離子的摩爾比為1∶10，計算稱取4.3296gLaNO36H2O，量取①所述的Zr交聯(lián)劑17.82ml，加200ml水配成溶液，在80℃下攪拌4小時，60℃下老化32小時，得到La復(fù)合Zr交聯(lián)劑。
2.2稱取3.00g蒙脫土，加水300ml，在65℃磁力攪拌條件下，制成懸濁液，制成質(zhì)量濃度為1％的蒙脫土懸濁液。
2.3在65℃磁力攪拌條件下，在2.2所述的質(zhì)量濃度為1％蒙脫土懸濁液中，緩慢滴入2所述的稀土-Zr交聯(lián)劑，滴加時間為2小時，65℃恒溫老化3小時，抽濾，用去離子水多次洗滌至無氯離子，2.4將此前驅(qū)體在空氣氛中在60℃條件下烘干2-4小時，研磨，100目過篩，得到稀土復(fù)合的Zr交聯(lián)蒙脫土。
權(quán)利要求
1.一種稀土復(fù)合Zr交聯(lián)蒙脫土材料的制備方法，其步驟為(1)Zr交聯(lián)劑的制備將原料氯化亞鋯加適量水溶解，配成濃度為1.0mol/L的溶液，在60--80℃溫度條件下攪拌3--5小時后，室溫條件下老化172--184小時，得到Zr交聯(lián)劑；(2)稀土復(fù)合Zr交聯(lián)蒙脫土的制備將含有稀土元素鑭、鈰、鐠、釤、釹的硝酸鹽原料的一種與上述的Zr交聯(lián)劑，按稀土元素與Zr離子的摩爾比為1∶10，加適量水溶解，在60--80℃溫度條件下攪拌3-5小時，50--60℃溫度下老化-28-35小時，得到稀土復(fù)合Zr交聯(lián)劑；將稀土復(fù)合Zr交聯(lián)劑在60-70℃溫度，磁力攪拌條件下，緩慢滴入質(zhì)量濃度為1％的蒙脫土懸濁液中，恒溫，老化2--5小時，抽濾，用去離子水多次洗滌至無氯離子；將上述前驅(qū)體在空氣氛中在50--60℃溫度，空氣氛條件下烘干2-4小時，研磨，100目過篩，制得本發(fā)明的稀土復(fù)合的Zr交聯(lián)蒙脫土。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的稀土復(fù)合Zr交聯(lián)蒙脫土材料的制備方法，其特征所述稀土元素硝酸鹽原料是硝酸鑭，硝酸鈰。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的稀土復(fù)合Zr交聯(lián)蒙脫土材料的制備方法，其特征所述Zr交聯(lián)劑的攪拌溫度為80℃，攪拌時間為4小時，老化溫度為室溫，老化條件為184小時。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的稀土復(fù)合Zr交聯(lián)蒙脫土材料的制備方法，其特征所述稀土復(fù)合Zr交聯(lián)劑的攪拌溫度為80℃，攪拌時間為4小時，老化溫度為60℃，老化時間為32小時。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的稀土復(fù)合Zr交聯(lián)蒙脫土材料的制備方法，其特征所述稀土-Zr交聯(lián)劑滴入蒙脫土懸濁液的滴加溫度為65℃，滴加時間為1-2小時，老化溫度為65℃，老化時間為3小時。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的稀土復(fù)合Zr交聯(lián)蒙脫土材料的制備方法，其特征所述的烘干溫度為60℃，烘干時間為4小時。
全文摘要
一種稀土復(fù)合Zr交聯(lián)蒙脫土材料的制備方法，其特征是以含稀土元素的金屬硝酸鹽硝酸鈰、硝酸鑭、硝酸鐠，氯化亞鋯和蒙脫土為原料，通過進行Zr交聯(lián)和稀土復(fù)合二步法制備，制得的稀土復(fù)合Zr交聯(lián)蒙脫土材料，比表面高，熱穩(wěn)定性較好，用于催化燃燒消除VOCs可獲得很好的效果。
文檔編號C01B33/40GK1803610SQ20051006078
公開日2006年7月19日 申請日期2005年9月15日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月15日
發(fā)明者陳敏, 范利萍, 周仁賢 申請人:浙江大學(xué)