[发明专利]一种包覆型催化剂的制备方法及催化剂

说明书

本发明提供一种包覆型催化剂的制备方法，所述催化剂包括钼基化合物核结构和包覆在外的二氧化硅壳结构，所述钼基化合物核结构为二硫化钼、碳化钼和氮化钼中的一种或多种；所述方法包括：步骤A、获取粉末状的钼基化合物核结构；步骤B、将所述粉末状的钼基化合物与分散剂混匀后，加入用于调节pH值的碱、表面活性剂和正硅酸乙酯，反应后固液分离，对所得固体进行清洗和干燥后得到所述包覆型催化剂的前驱体，所述前驱体在600～1000℃下焙烧后得到所述包覆型催化剂，所述分散剂包括去离子水、乙醇和聚乙烯吡咯烷酮中的一种或多种。本发明制备过程简便，原料易得，微波催化硫化氢直接分解的活性高，稳定性好。

技术领域

本发明属于含硫化氢的废气处理技术领域，具体涉及一种包覆型催化剂的制备方法及催化剂。

背景技术

硫化氢(H₂S)是一种无色且剧毒的气体，低浓度时具有臭鸡蛋气味的刺激性气味，它自然存在于原油、天然气、火山气体、温泉和一些湖泊中，也来源于工业制造的副产品，如石油精炼、天然气净化、煤矿开采、造纸厂、皮革厂等。它不仅会对运输管道造成严重的腐蚀，而且给环境带来巨大负担，还对人类健康造成严重的威胁。因此，在硫化氢的处理方面，国家法规也对相关行业提出严格要求。

目前，工业上处理硫化氢废气的主要方法是克劳斯(Claus)工艺，也就是将硫化氢不完全氧化生成水和硫磺，使硫磺得到回收，却浪费了氢资源，由于硫化氢废气不能被完全氧化，并且尾气中还伴随二氧化硫生成，直接排放到大气中会导致二次污染，因此，寻找一种有效的途径将硫化氢直接分解生成硫磺和氢气标的非常有意义。

近些年来，对于直接分解硫化氢生成氢气和硫磺的方法存在很多不足：能耗过大，材料价格昂贵，催化剂分解效率低且易失活，分解反应条件严苛等，例如：Furhad等人在不添加催化剂的情况下直接分解硫化氢，发现在温度为1200℃、压力为0.1Mpa的条件下，硫化氢的转化率有35.6％，而在1200℃和0.005Mpa的条件下，硫化氢的转化率可达65.8％，虽然此工艺实现了硫化氢的直接分解，但是所需温度太高，耗费大量能量；Zhao等人利用脉冲电晕放电等离子体反应器探索直接分解硫化氢制氢，虽然分解每个硫化氢分子的最低耗能为17ev，但是不能处理浓度高的硫化氢气体，这也限制了工业化的应用；马贵军等人在λ＞420nm的可见光照射下，0.5％的Cu²⁺掺杂到ZnS中时，硫化氢的分解率可达17μmol/h，但是催化剂易失活，可见光利用率极低，分解效率不高。

专利CN201110240512中公开一种分解硫化氢制备氢气和单质硫的方法。其中，通过介质阻挡放电使硫化氢或者含硫化氢的气体电离，形成均匀分布的非平衡等离子体，硫化氢在等离子体中自发分解为氢气和单质硫；当等离子体中有光催化剂时，可以利用其中光子的能量促进硫化氢的分解，适宜条件下可以实现完全转化。常用的固体光催化剂都可用于上述过程，比如氧化钛、氧化铈、氧化锆、氧化锌、氧化镉、氧化铜、氧化钼、氧化钨、硫化锌、硫化镉、硫化铜、硫化钼、硫化钨，以及由它们组成的两种或者两种以上的混合物，也可以将其负载在多孔材料上制成负载型催化剂。该方法特别适用于天然气、石油和煤化学工业中的含硫化氢气体的处理，还可用于冶金、海洋等含硫化氢气体解离制氢和单质硫。该方法对气体的来源和组成没有特殊要求或者限制，因而对于硫化氢分解制氢具有普适性。该方案需要使用介质阻挡放电和光催化协同作用在浸渍负载的催化剂上，方能使得硫化氢得以电离分解，硫化氢的转化率与电压高低关系明显。