一種化學(xué)改性的鈣鈦礦催化劑及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明設(shè)及一種化學(xué)改性的巧鐵礦催化劑LaMnxMgi-x〇3/MgO,還設(shè)及上述化學(xué)改性 巧鐵礦催化劑的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來，我國染料的年產(chǎn)量在持續(xù)增長。染料行業(yè)屬于高耗能、高污染行業(yè)。據(jù)相 關(guān)數(shù)據(jù)顯示，每生產(chǎn)It染料，大約排放廢水744m3。生產(chǎn)染料的原料中主要有蔥釀類、芳香族 類、苯胺類、苯酪類和硝基苯類等有機(jī)物。并且在生產(chǎn)染料的過程中，會使用大量的酸堿，如 果后期處理不當(dāng)，運(yùn)些物質(zhì)都可能進(jìn)入染料廢水，使廢水的COD值、PH值等超標(biāo)，進(jìn)而污染自 然水體，對水生動植物及人類的生產(chǎn)和生活帶來危害。
[0003] 羅丹明B是常用的一種染料，其具有價格低廉、色澤光鮮等特點(diǎn)，常被一些不法商 販作為食品著色劑，W增強(qiáng)食品的色澤度。有關(guān)研究表明，羅丹明B不但能在血清蛋白中儲 存和運(yùn)輸，而且會對血紅蛋白的構(gòu)象和分子能級產(chǎn)生明顯影響，被體外的某些不確定的物 質(zhì)引發(fā)誘變，最終生成羅丹明的衍生物促使細(xì)胞死亡。國際癌癥研究署（IARC)調(diào)查研究表 明：攝取、吸入W及皮膚接觸該物質(zhì)都會對人體的腎、肝、脾、屯、臟等器官有一定的傷害作 用，引起急性或者慢性中毒等傷害。因此，一種降解染料羅丹明B的環(huán)保有效催化劑是十分 有必要的。
[0004] 巧鐵礦作為一種新型水處理材料得到了廣泛地關(guān)注。但原始的單一的巧鐵礦吸附 和光催化能力較弱，故對原始巧鐵礦進(jìn)行改性W提高其吸附和光催化能力是非常有必要 的。而對巧鐵礦改性的方法有很多種，比如離子滲雜、貴金屬沉積、半導(dǎo)體禪合、材料負(fù)載等 等。離子滲雜是指通過各種方法對巧鐵礦的A位、B位或者0位元素離子引入新離子，使其晶 格結(jié)構(gòu)發(fā)生崎變，從而間接影響和增強(qiáng)催化劑晶格氧的活動度和遷移性。負(fù)載的方法不改 變巧鐵礦原始晶胞的結(jié)構(gòu)，而是通過浸潰或充分混合的方法使金屬或者金屬的氧化物吸附 在巧鐵礦單一組分之上，從而能夠依靠所負(fù)載金屬的特性來填充晶格之間的空隙。不同的 改性方法有不同的優(yōu)點(diǎn)，結(jié)合不同的改性方法對巧鐵礦進(jìn)行改性對巧鐵礦催化性能的提升 具有重要的作用。
【發(fā)明內(nèi)容】
[000引本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種對水體染料羅丹明B具有高吸附和光催化 氧化能力的巧鐵礦催化劑LaMnxMgi-x03/MgO。
[0006]本發(fā)明還要解決的技術(shù)問題是提供上述對水體染料羅丹明B具有高吸附和光催化 氧化能力的巧鐵礦催化劑LaMnxMgi-x〇3/%0的制備方法。
[0007 ]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)手段為：
[0008] -種化學(xué)改性的巧鐵礦催化劑，所述巧鐵礦催化劑的A位元素為La3+離子，B位元素 為滲雜有Mgh離子的Mn2+離子，同時所述巧鐵礦催化劑上吸附有MgO,其中，Mgh離子的滲雜 量為Mn2+離子含量的1/9~1/4。
[0009]上述化學(xué)改性的巧鐵礦催化劑的制備方法，包括如下步驟：
[0010]步驟1，按1^曰:]?11:]\^摩爾比為1:1:0.1~3依次稱取一定量的1^曰（腸3)3*6出0、]?11 (N03)2 · 6出0和Mg(N〇3)2 · 6出0溶于一定量的水中，得到A混合液；
[0011] 步驟2,按金屬陽離子與巧樣酸的摩爾比為1:2稱取一定量的巧樣酸一水合物溶于 A混合液中，得到B混合液；
[0012] 步驟3,將B混合液進(jìn)行磁力攬拌，邊攬拌邊滴加濃氨水直至溶液所需的PH值，得到 C混合液；
[0013] 步驟4,將C混合液水浴加熱至溶液呈溶膠狀態(tài)，將溶膠狀的物料干燥后得到產(chǎn)物 前驅(qū)體；
[0014] 步驟5,將產(chǎn)物前驅(qū)體于溫度Τι下般燒數(shù)小時，再在溫度T2下般燒數(shù)小時得到改性 的巧鐵礦催化劑LaMnxMgi-x〇3/MgO。
[0015] 其中，步驟2中，所述金屬陽離子是指A混合液中La3+離子、Mn2+離子和Mgh離子的總 和。
[0016] 其中，步驟3中，所述C混合液的PH為7~9。
[0017] 其中，步驟4中，所述水浴加熱的溫度為70°C~80°C，所述干燥溫度為120°C，所述 干燥時間為12h。
[0018] 其中，步驟5中，所述溫度Τι為300°C~400°C，所述溫度T2為700~800°C。
[0019] 本發(fā)明巧鐵礦催化劑LaMnxMgi-x〇3/MgO的制備原理:本發(fā)明通過改進(jìn)溶膠凝膠法制 備巧鐵礦催化劑LaMnxMgi-x〇3/MgO，通過添力日Mg (N03 ) 2，引入Mg2%其中一部分Mgh對B位元素 Mn2+離子進(jìn)行滲雜，增強(qiáng)催化劑的氧化活性，還有一部分反應(yīng)生成Mg0，Mg0混合在巧鐵礦 LaMnxMgi-x化中作為負(fù)載材料，不僅可W增強(qiáng)材料的吸附效果，還可W防止巧鐵礦的燒結(jié)，抑 制雜質(zhì)生成。
[0020] 有益效果:相比于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的改性巧鐵礦催化劑LaMnxMgi-x化/MgO對染料 羅丹明B具有較強(qiáng)的吸附能力和光催化活性;本發(fā)明的制備方法是利用改進(jìn)的溶膠凝膠法， 通過添加 Mg(N〇3)2,對原始單一巧鐵礦進(jìn)行滲雜和負(fù)載改性，改性后的巧鐵礦催化劑比表面 積增大，吸附能力增強(qiáng)，催化活性提高，本發(fā)明制備方法原料易得、成本低、反應(yīng)條件溫和且 對環(huán)境無污染。
【附圖說明】
[002。 圖巧本發(fā)明巧鐵礦催化劑LaMnxMgi-x03/MgO制備方法的工藝流程圖；
[002引圖2為本發(fā)明巧鐵礦催化劑LaMnxMgi-x03/MgO改性前后的吸附-紫外光催化氧化羅 丹明B效果對比圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023] 下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0024] 實(shí)施例1
[002引一種化學(xué)改性的巧鐵礦催化劑LaMno. 9Mg日.i03/MgO的制備方法，包括如下步驟：
[0026]步驟 1，按照La:Mn:Mg的摩爾比為 1:1:0.1 稱取3.25g La(N〇3)3 ·細(xì)2〇、2.87g Μη (Ν03)2 · 6出0和0.26g Mg(N〇3)2 · 6出0溶于50ml的去離子水，形成A混合液；
[0027] 步驟2,按金屬陽離子與巧樣酸的摩爾比為1:2稱取8.8：3g的巧樣酸一水合物溶于A 混合液中，形成B混合液；
[0028] 步驟3,將B混合液置于磁力攬拌器上，邊攬拌邊滴加濃氨水至溶液的PH達(dá)到7,得 至化混合液；
[0029] 步驟4,將C混合液在70°C水浴溫度下繼續(xù)攬拌7小時至溶液呈溶膠狀態(tài)，將溶膠狀 的物料轉(zhuǎn)移入相蝸，在120°C的烘箱中放置12小時烘干，得到產(chǎn)物前驅(qū)體；
[0030] 步驟5,將產(chǎn)物前驅(qū)體放入馬弗爐，先在300°C溫度下般燒3小時，W燒除有機(jī)物，再 在700°C溫度下般燒3小時，得到改性的巧鐵礦催化劑LaMno.sMgo.i化/MgO。
[0031 ] 實(shí)施例2
[0032] 一種化學(xué)改性的巧鐵礦催化劑LaMno. sMg日.2〇3/MgO的制備方法，包括如下步驟： [003引步驟 1，按照La:Mn:Mg的摩爾比為 1:1:1 稱取3.25g La(N03)3 · 6出0、2.87g Μη (Ν03)2 · 6出0和2.56g Mg(N03)2 · 6出0溶于50ml的去離子水，形成A混合液；
[0034] 步驟2,按金屬陽離子與巧樣酸的摩爾比為1:2稱取12.61g的巧樣酸一水合物溶于 A混合液中，形成B混合液；
[0035] 步驟3,將B混合液置于磁力攬拌器上，邊攬拌邊滴加濃氨水至溶液的PH達(dá)到8,得 至化混合液；
[0036] 步驟4,將C混合液在75°C水浴溫度下繼續(xù)攬拌7小時至溶液呈溶膠狀態(tài)，將溶膠狀 的物料轉(zhuǎn)移入相蝸，在120°C的烘箱中放置12小時烘干，得到產(chǎn)物前驅(qū)體；
[0037] 步驟5,將產(chǎn)物前驅(qū)體放入馬弗爐，先在300°C溫度下般燒4小時，W燒除有機(jī)物，再 在700°C溫度下般燒4小時，得到改性的巧鐵礦催化劑LaMn〇.8Mg〇.2化/MgO。
[003引 實(shí)施例3
[0039] 一種化學(xué)改性的巧鐵礦催化劑LaMno. sMg日.2〇3/MgO的制備方法，包括如下步驟：
[0040] 步驟 1，按照La:Mn:Mg的摩爾比為 1:1:2稱取3.25g La(N〇3)3 · 6出0、2.87g Μη (Ν03)2 · 6出0和5.13g Mg(N〇3)2 · 6出0溶于50ml的去離子水，形成A混合液；<