[发明专利]一种多孔聚合物-金属氧化物复合型催化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种用于选择性催化氧化硫化氢的多孔聚合物‑金属氧化物复合型催化剂（多孔聚合物‑TiO₂）及其制备方法和应用，所述多孔聚合物‑TiO₂以二乙烯苯和4‑乙烯基吡啶为单体，钛酸四丁酯为钛源和以偶氮二异丁腈为引发剂引发的共聚反应，共聚反应之后得到棕色固体，加少量水，继续水热一段时间取出，离心洗涤，真空干燥后得到多孔聚合物‑TiO₂。本发明所采用机械合成方法制备的纳米级多孔聚合物‑TiO₂结晶度高，比表面积较大且具有丰富的纳米孔，同时结构可控，易于操作，可大规模生产。所制备的多孔聚合物‑TiO₂对硫化氢显示出优异的选择性催化氧化性能。

技术领域

本发明属于硫化氢选择性催化氧化催化剂的技术领域，具体涉及一种以机械化学合成方法制备多孔聚合物-金属氧化物复合型催化剂及其应用。

背景技术

H₂S是一种无色剧毒、有类似臭鸡蛋气味的酸性气体，燃烧能生成SO₂和H₂O，也是主要的大气污染物之一。在自然情况下，H₂S可被氧化为SO₂，引发酸雨，对农作物和基础建筑造成危害。并且H₂S广泛存在于化工原料气中，若未经净化直接进入下游反应器，H₂S的存在会腐蚀工业设施和各种连接管道，使催化剂中毒失效，影响产品质量，造成经济损失，同时具有重大的安全隐患。而且H₂S对人体是一种急性神经毒素，对人身安全造成极大威胁。所以如何有效处理H₂S气体是石油工业和天然气工业发展进程中迫切需要解决的问题。

从上个世纪初起，研究学者们对H₂S的脱除工艺进行了长期的探索，并取得了许多重要成果，目前已有许多较为成熟的H₂S脱除技术。其中工业中技术最成熟，应用最广泛的就是克劳斯H₂S脱除工艺，然而，该工艺受到热力学平衡的限制，克劳斯法理论上不能将工业尾气中H₂S完全的脱除，而硫化氢选择性氧化方法不受热力学平衡的限制，理论上可将H₂S全部脱除，因此需要研发高效的硫化氢选择性氧化催化剂。

多孔聚合物-TiO₂用于选择性氧化脱除H₂S是一种硫回收的新方法，是多孔高晶度的TiO₂纳米晶体均匀地嵌入到PDVB-Py的网络中，从而形成了稳定的“砖块-砂浆”纳米结构，有较大的比表面积，较多的活性位点的暴露，可高效用于硫化氢的选择性氧化催化反应。

发明内容

本发明克服以上不足之处，提供了一种用于选择性催化氧化硫化氢的多孔聚合物-金属氧化物复合型催化剂（多孔聚合物-TiO₂）的制备方法，以二乙烯苯和4-乙烯基吡啶为单体，钛酸四丁酯为钛源，偶氮二异丁腈为引发剂引发的共聚反应，共聚反应之后得到棕色固体，加少量水，继续水热一段时间取出，离心洗涤，真空干燥后得到多孔聚合物-TiO₂。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：

一种用于硫化氢选择性催化氧化的纳米级二氧化钛的制备方法，包括以下步骤：

A，二乙烯基苯、4-乙烯基吡啶、钛源和偶氮二异丁腈按照一定摩尔比进行混合，在聚四氟乙烯内衬反应釜搅拌均匀，

B，将盛有上述混合物的内衬放入反应釜并转移至烘箱进行共聚反应；

C，反应一段时间后得到棕色固体，滴加少量去离子水，继续水热一段时间；

D，水热结束，将得到的产物洗涤干燥后即得到用于催化氧化硫化氢的多孔聚合物-TiO₂。