[发明专利]一种凹凸棒石-钙钛矿复合材料及其制备方法和用途

说明书

一、技术领域

本发明属于能源化工领域，涉及到凹凸棒石粘土为载体，钙钛矿型化合物纳米颗粒为活性组分的纳米材料、制备方法及其脱除挥发性有机污染物的应用。

二、背景技术

挥发性有机物(VOCs)通常是指常压下沸点为50-260℃的有机化合物，如烷烃、烯烃、芳香烃、氯代芳烃以及饱和、不饱和的醛、酮等。VOCs主要来源于石油、化工、造纸、油漆涂料、采矿、金属电镀和纺织等行业排放的废气，以及众多交通工具所排放的废气。

据统计，2005-2010年间，我国VOCs排放总量约2650-3100万吨，而2010年我国仅涂料应用过程就向大气释放VOCs约388万吨，在挥发性有机废气总排放中占有很大比例。苯系物、醇、醋、醚、酮等五类化合物是当前涂料应用排放有机废气的主要成分，分别占到总量的29%、19%、13%、10%和11%，其中31%为有毒有害物质，以甲苯和二甲苯为主。随着社会发展和人们对环境质量要求的提高，世界各国对有机废气的排放制定了严格的环保法规，如美国、日本、德国等都制定了严格的有机废气排放标准，特别是对苯系物、多环芳烃、多氯联苯、二恶英等常见的和强毒性的工业有机废气，更是引起了人们和环保工作者的关注。美国清洁空气修正案(1990年)要求监测的189种优先控制的有毒空气污染物中，约有100种为挥发性有机污染物；我国1997年颁布并实施的《大气污染物综合排放标准》中共限定了33种污染物的排放限值，其中就包括苯系物(苯、甲苯和二甲苯)等多种VOCs。目前我国大气污染的控制和治理多集中于电厂和锅炉等大型固定源的烟气除尘、脱硫、脱硝等的技术研究和工业推广上，相比之下挥发性有机废气，如苯系物有机废气的排放未引起足够的重视。故开发经济、高效的有机废气处理技术，将对改善我国的大气质量，实现大气污染的控制和治理具有重要的环境、经济和社会意义。

三、发明内容

本发明旨在提供一种凹凸棒石-钙钛矿复合材料及其制备方法和用途，所要解决的技术问题是遴选合适的原料及配比使其能通过催化氧化的方式去除挥发性有机废气。

本发明解决技术问题采用如下技术方案：

本发明凹凸棒石-钙钛矿复合材料，是以凹凸棒石粘土为载体，在凹凸棒石表面负载钙钛矿颗粒后得到的复合材料，钙钛矿的负载量为凹凸棒石粘土质量的6-12%；

本发明复合材料的组成通式表示为：μ%La_1-xSr_xMnO₃/PG；

其中La_1-xSr_xMnO₃为钙钛矿，PG为凹凸棒石载体，μ%表示钙钛矿的负载量（占PG的质量百分比），μ=6-12；

所述钙钛矿为镧锰钙钛矿，即x=0，镧与锰的摩尔比为1：1，或为有锶掺杂的镧锰钙钛矿，x＝0.1或0.3。

所述凹凸棒石粘土中凹凸棒石晶体的直径为40-50nm；

所述钙钛矿的粒径小于10nm。

所述凹凸棒石粘土中，凹凸棒石的质量百分含量≥60%，白云石的质量百分含量≤10%。

本发明凹凸棒石-钙钛矿复合材料的制备方法，按以下步骤操作：

a、将凹凸棒石粘土预先堆存、均化；

b、向堆存、均化后的凹凸棒石粘土中加水，使得凹凸棒石粘土的含水量为30-50%，混合均匀后经对辊或多辊挤压机剪切挤压得到凹凸棒石粘土片状物，使凹凸棒石晶束解聚分散；

c、将所述凹凸棒石粘土片状物干燥后粉碎并过200目筛得到凹凸棒石粉料；

d、将50g所述凹凸棒石粉料加入200-2000mL水中，陈化10-48小时后搅拌0.5-1小时得到混合均匀的浆状物，向所述浆状物中加入配比量的易溶镧盐和易溶锰盐或者加入配比量的易溶镧盐、易溶锶盐和易溶锰盐，搅拌至无气泡产生，再加入氨水调pH值8-10得到悬浮液，使加入的镧离子和/或锶离子和/或锰离子水解完全；

所述配比量是指按通式的组成和配比计算得到的量；

e、所述悬浮液经洗涤、脱水得到泥饼，将所述泥饼干燥并筛分成40-60目的粒料或者向所述泥饼中加入糊状淀粉干燥并造粒后得到40-60目的粒料；糊状淀粉的添加量为所述泥饼质量的1-5%；

f、将所述粒料于600-900℃煅烧1.5-2.5小时，使负载到凹凸棒石表面的镧、锶、锰氢氧化物胶体颗粒转化为纳米氧化物颗粒，得到凹凸棒石粘土-钙钛矿复合材料。

所述易溶镧盐为镧的硝酸盐或硫酸盐；所述易溶锶盐为锶的硝酸盐或硫酸盐；所述易溶锰盐为锰的硝酸盐或硫酸盐。