[发明专利]一种氮/金属掺杂石墨烯脱汞催化剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种催化剂及其制备方法，尤其涉及一种氮/金属掺杂石墨烯脱汞催化剂及其制备方法。

背景技术

来自电站锅炉燃煤排放的汞物质由于其具有毒性、挥发性并易在生物体内和食物链中永久累积富集积累，已经成为一个全球性循环污染元素，备受人们关注。汞的脱除效率极大程度上取决于它燃烧后的形态。烟气中汞的存在形式主要包括固态颗粒汞(Hg_p)和气态汞(Hg⁰和Hg²⁺)，其中Hg_p和Hg²⁺较容易被脱除，而Hg⁰的脱除问题一直是一个科研难题，因此只有提高Hg⁰的脱除率，才能有效控制燃煤电厂的总汞排放量。基于此，如何有效地将Hg⁰氧化为Hg²⁺，降低元素Hg⁰的比例成为汞污染控制的研究重点。目前主流的氧化技术主要有SCR、光催化、吸附等，但效果均不理想，因此，无论是学术界还是工业上的研究人员们致力于开发一种新型的催化剂，以此来更加有效的将Hg⁰氧化为Hg²⁺。本发明通过提高催化剂的催化氧化活性，以及加强Hg⁰氧化，开发了一种新型的脱汞催化剂，具有显著的经济效益和社会效益，该催化剂一般可用于SCR脱汞催化剂。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是在燃煤电厂的总汞量控制以及汞脱除中，如何有效地将Hg⁰氧化为Hg²⁺，降低元素Hg⁰的比例。

为实现上述目的，本发明提供了一种氮/金属掺杂石墨烯脱汞催化剂及其制备方法。具体技术方案如下：

本发明公开了一种氮/金属掺杂石墨烯脱汞催化剂，该脱汞催化剂为纳米复合材料，含氮的质量百分比为30-60％，含金属的质量百分比为10-15％，含石墨烯的质量百分比为25-60％。

进一步地，氮/金属掺杂石墨烯脱汞催化剂中的金属为Pd-Mo/Al₂O₃。

本发明公开的氮/金属掺杂石墨烯脱汞催化剂通过以下步骤制备获得：

步骤一，将硝酸铝、硝酸铂、去离子水按照一定的质量比配成第一混合溶液。其中硝酸铝可以选用广州化学试剂厂生产的Al(NO₃)₃，纯度规格需要达到分析纯。其中硝酸铂可以选用上海新高化学试剂有限公司生产的Pt(NO₃)₂，纯度规格需要达到分析纯。

进一步地，硝酸铝、硝酸铂、去离子水质量比为10-15：8-10：25-30。

步骤二，将碳酸铵、氨水、钼酸铵、去离子水按照一定的质量比配成第二混合溶液。其中碳酸铵可以选用天津市博迪化工有限公司生产的(NH₄)₂CO₃，纯度规格需要达到分析纯。其中氨水可以选用成都科龙化工试剂厂生产的氨水，纯度规格需要达到分析纯。

进一步地，碳酸铵、氨水、钼酸铵、去离子水质量比为25-30：40-60：1-5：400-500。

步骤三，将第一混合溶液与第二混合溶液按照体积比1：15-20混合成第三混合溶液，将第三混合溶液放入坩埚中进行匀速搅拌，然后将所述坩埚放入80-110℃烘箱干燥10-15h，干燥后获得的固态物质放在300-400℃马弗炉中焙烧，然后研磨得到Pt-Mo/Al₂O₃粉末。

进一步地，步骤三中所述匀速搅拌时间控制为5-10min，匀速搅拌转速为20-50r/min。

进一步地，步骤三中焙烧时间为2-5h，研磨时间为10-20min。