[发明专利]一种复合型催化剂及其制备方法

说明书

一种复合型催化剂及其制备方法，所述催化剂包括碳复合的至少一种过渡金属碳化物作为活性组分和碳化硅作为载体，用M表示所述过渡金属时，MC即过渡金属碳化物，所述复合型催化剂表示为C‑MC/SiC。制备方法为：先将过渡金属盐溶解形成过渡金属盐溶液，然后与碳化硅混合；再将混合液蒸干、干燥、煅烧得到前驱体；最后前驱体在反应器中，经微波、碳化、冷却即得复合型催化剂。本发明既能将活性组分的催化性能最大化发挥，又能使催化剂的稳定性得到很大的提高，且有助于硫化氢的分解；碳化硅经碱处理更有助于硫化氢的吸收和分解。本催化剂的原材料成本低且易得，其制备方法步骤简便，工艺参数可控，便于操作。

技术领域

本发明属于催化剂技术领域，具体涉及到一种复合型催化剂及其制备方法。

背景技术

当今社会经济飞速发展，国家和人民越来越重视环境保护，硫化氢作为煤、石油和天然气开采、加工过程中的副产物，若没有经过处理便直接排放到环境中，会造成环境严重污染，特别是近些年来，含硫相对较高的气田不断出现，在石油化工工业行业，广泛采用加氢脱硫技术达到制取高品质燃油的目的，因此，每天都有大量的硫化氢废气产生，在运输过程中会腐蚀设备和管道。硫化氢又是一种化学活性很大的剧毒气体，浓度低时具有臭鸡蛋气味，对呼吸道和眼睛有很强的刺激性，高浓度时可使人发生嗅觉疲惫，吸入者发生急性中毒甚至死亡。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。因此，研发出在温和条件下能高效分解硫化氢的新方法和新型催化剂变得非常有意义。

发明内容

因此，本发明提供一种复合型催化剂及其制备方法。

本发明的技术方案是，一种复合型催化剂，所述催化剂包括碳复合的至少一种过渡金属碳化物作为活性组分和碳化硅作为载体，用M表示所述过渡金属时，MC即过渡金属碳化物，所述复合型催化剂表示为C-MC/SiC，且MC为选自碳化钼、碳化钴、碳化铁和碳化钨中的一种或多种，所述活性组分的质量含量为1～99％，所述载体的质量含量为1～99％。

进一步地，所述复合型催化剂为C-Mo₂C-Co₂C/SiC。

进一步地，所述复合型催化剂中载体碳化硅与过渡金属碳化物的质量之比为1：0.05～0.5，优选为1：0.1～0.3。

进一步地，所述载体为碱处理后的碳化硅，所述碳化硅经碱处理的具体步骤包括：将碳化硅放入碱溶液中，处理温度为50～90℃，处理时间为1～6小时。

进一步地，所述碱溶液为氢氧化钠或者氢氧化钾溶液中的至少一种，所述碱溶液的摩尔浓度为0.2～4mol/L。