一种具有催化活性的焦磷酸铜的制备方法

1.本发明属于催化剂制备领域，具体涉及具有催化活性的焦磷酸铜的制备方法。


背景技术：

2.焦磷酸铜的化学式为cu2p2o7，是一种淡绿色粉末，不溶于水，溶于酸和过量的焦磷酸钠溶液(因铜离子与焦磷酸根离子生成了配离子)。焦磷酸铜主要用于无氰电镀,是配制镀铜电镀液的主要原料，在电镀业中广泛应用于焦磷酸盐镀铜、镀青铜、镀铜锡合金等，也用于电镀添加剂、磷酸盐颜料和催化剂等。
3.目前焦磷酸铜的制备方法主要为焦磷酸钠溶液与硫酸铜溶液混合反应生成。发明专利cn1745895a公开了一种用氧气氧化环己烷的催化剂及其制备方法，该法利用焦磷酸铜为催化剂，催化环己烷氧化成环己醇和环己酮，属于有机物合成领域应用。发明专利cn101698475a公开了一种电子级高纯焦磷酸铜的制备方法，该法是将磷酸氢二钠制备成焦磷酸钠，再与硝酸铜反应生成焦磷酸铜，主要应用在电子行业。发明专利cn103058162a公开了一种适合于电子行业使用的高纯焦磷酸铜的制备方法，该法将高纯电解铜与稀硝酸反应生成硝酸铜，再与磷酸氢二铵反应得到一水合磷酸氢铜，经高温煅烧后得到电子级高纯度焦磷酸铜。发明专利cn104743535a公开了一种焦磷酸铜的生产方法，该法采用硝酸铜与焦磷酸钠反应生成焦磷酸铜，用在电镀行业上。
4.焦磷酸铜用作催化剂鲜有报道，尤其是用作类fenton催化剂在国内外暂时还没有报道，现有方法制备的焦磷酸铜催化活性差，不适合作为催化剂使用。因此制备具有催化活性的焦磷酸铜具有很强的创新性及社会效益。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种具有催化活性的焦磷酸铜的制备方法。本发明具有制备工艺简单、原料来源广、成本低、制备的焦磷酸铜催化活性高的特点。本发明制备的焦磷酸铜适合用作类fenton催化剂，在有机废水氧化处理中用作催化剂。
6.具有催化活性的焦磷酸铜的制备方法，其具体步骤如下：
7.(1)称取适量的铜盐与磷酸盐分别溶于蒸馏水中，然后将铜盐溶液与磷酸盐溶液混合均匀，形成蓝色浑浊液；
8.(2)调节上述浑浊液的ph值，直至沉淀消失，得到蓝色澄清溶液；
9.(3)将蓝色溶液烘干、研磨，得到蓝色粉末；
10.(4)上述蓝色粉末经高温煅烧后得到有催化活性的焦磷酸铜。
11.步骤(1)中所述铜盐包含且不限于硫酸铜、硝酸铜等，磷酸盐包含且不限于磷酸二氢铵、磷酸氢二铵等。
12.步骤(1)中所述铜盐溶液浓度为0.5～1.3mol/l，磷酸盐溶液浓度为0.5～1.7mol/l，铜与磷的摩尔比为0.7～1.3。
13.步骤(2)中所述调节ph值使用的酸包含且不限于硝酸、盐酸等，加入方式为边搅拌
边滴加。
14.步骤(3)中所述烘干温度为65～110℃，时间为6～24h。
15.步骤(4)中所述的煅烧温度为450～850℃，煅烧时间为1～4h。
16.焦磷酸铜的表征：
17.对焦磷酸铜催化剂进行x射线衍射分析(xrd)及扫描电子显微镜-能谱仪分析(sem-eds)，研究其物相组成及表面微观形貌。
18.对焦磷酸铜的xrd和sem-eds图进行分析，表明本发明制备的焦磷酸铜的主要成分为cu2p2o7，表面形貌为相互交错的片状结构，有利于催化反应。
19.有益效果：
20.本发明制备的焦磷酸铜具有很强的催化活性，能用作类fenton催化剂处理有机废水。
21.本发明的制备方法简单，工艺流程成熟，制备条件温和，原料来源广，产生二次污染小，适合工业生产。
附图说明
22.图1为实施例1制得的焦磷酸铜的xrd图谱。
23.图2为实施例1制得的焦磷酸铜的sem照片。
24.图3为图2中1点的eds图谱。
25.图4为用本发明制备的焦磷酸铜、双氧水、购买的焦磷酸铜/双氧水和本发明制备的焦磷酸铜/双氧水对苯酚进行催化实验后苯酚和cod的去除率对比图。具体实施方法
26.下面结合具体制备方法对本发明进行进一步地描述，但本发明的保护范围并不仅仅限于此。
27.实施例一
28.具有催化活性的焦磷酸铜制备方法包括以下步骤：
29.(1)按cu与p摩尔比为1.2，分别将12g五水硫酸铜溶于40ml蒸馏水中，4.6g磷酸二氢铵溶于29ml蒸馏水中，然后将硫酸铜溶液与磷酸二氢铵溶液混合搅拌均匀，形成浑浊液；
30.(2)搅拌上述浑浊液，并同时滴加硝酸溶液，直至沉淀消失，得到蓝色澄清溶液；
31.(3)将上述蓝色溶液置于85℃的干燥箱中干燥12h，研磨得到蓝色粉末；
32.(4)将上述蓝色粉末置于600℃高温下煅烧2h，冷却后得到具有催化活性且纯度较高的焦磷酸铜。
33.图1为焦磷酸铜的xrd图谱，从图1中可以看出制备的焦磷酸铜的主要成分为cu2p2o7。图2为焦磷酸铜的sem照片，从图2中可以看出制备的焦磷酸铜的表面形貌为相互交错的片状。图3为图2中点“1”处的eds图，从图中可以看出片状结构物质为cu2p2o7。图4为不同材料对苯酚的催化降解结果对比图。在相同的催化条件下，只使用本发明制备的焦磷酸铜对苯酚没有降解效果；只使用双氧水对苯酚和cod的去除率分别为56.7％和16％；使用购买的焦磷酸铜催化双氧水对苯酚和cod的去除率分别为75.4％和32.8％；使用本发明制备的焦磷酸铜催化双氧水对苯酚和cod的去除率分别为99.9％和83.2％，表明本发明制备的焦磷酸铜具有很高的催化活性。
34.实施例二
35.具有催化活性的焦磷酸铜制备方法包括以下步骤：
36.(1)按cu与p摩尔比为1，分别将9.7g三水硝酸铜溶于33ml蒸馏水中，4.6g磷酸二氢铵溶于29ml蒸馏水中，然后将硝酸铜溶液与磷酸二氢铵溶液混合搅拌均匀，形成浑浊液；
37.(2)搅拌上述浑浊液，并同时滴加稀硫酸溶液，直至沉淀消失，得到蓝色澄清溶液；
38.(3)将上述蓝色溶液置于105℃的干燥箱中干燥6h，研磨得到蓝色粉末；
39.(4)将上述蓝色粉末置于650℃高温下煅烧1.5h，冷却后得到具有催化活性的焦磷酸铜。


技术特征：
1.一种具有催化活性的焦磷酸铜的制备方法，其具体步骤如下：(1)称取适量的铜盐与磷酸盐分别溶于蒸馏水中，然后将铜盐溶液与磷酸盐溶液混合均匀，形成蓝色浑浊液；(2)调节上述浑浊液的ph值，直至沉淀消失，得到蓝色澄清溶液；(3)将蓝色溶液烘干、研磨，得到蓝色粉末；(4)上述蓝色粉末经高温煅烧后得到具有催化活性的焦磷酸铜。2.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述铜盐包含且不限于硫酸铜、硝酸铜等，磷酸盐包含且不限于磷酸二氢铵、磷酸氢二铵等。3.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述铜盐溶液浓度为0.5～1.3mol/l，磷酸盐溶液浓度为0.5～1.7mol/l，铜与磷的摩尔比为0.7～1.3。4.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述调节ph值使用的酸包含且不限于硝酸、盐酸等，加入方式为边搅拌边滴加。5.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，步骤(3)中所述烘干温度为65～110℃，时间为6～24h。6.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，步骤(4)中所述的煅烧温度为450～850℃，煅烧时间为1～4h。

技术总结
本发明提供了一种具有催化活性的焦磷酸铜的制备方法。将铜盐溶液与磷酸盐溶液混合均匀，然后在混合液中加入酸溶液使沉淀完全溶解，再经烘干、煅烧得到纯度高且具有催化活性的焦磷酸铜。本发明制备的焦磷酸铜具有很高的催化活性，利用其催化双氧水能降解较多种类的有机污染物(苯酚、甲基橙、罗丹明B、甲酸等)。其制备工艺简单，原料来源广，因此本发明制备的焦磷酸铜作为降解有机废水的催化剂具有很强的实际应用价值。的实际应用价值。的实际应用价值。


技术研发人员：王美平 吴艳娟 邓苗 邓建雄 刘朋 谢宇风 黎晓海 刘向彬 颜浩然 熊维威 郇彩娟
受保护的技术使用者：成都理工大学
技术研发日：2022.03.30
技术公布日：2022/6/24