[发明专利]一种碳掺杂石墨相氮化碳负载铁锰脱硝催化剂及其制备方法及应用

说明书

本发明涉及脱硝催化剂材料技术领域，尤其是一种碳掺杂石墨相氮化碳负载铁锰脱硝催化剂及其制备方法及应用，现提出如下方案，制备方法包括将硝酸铁和乙酸锰溶解于水中得到第一混合溶液，在第一混合溶液中加入碳掺杂的石墨相氮化碳并搅拌、烘干得到第一产物，将第一产物在350‑600℃下，煅烧2‑6h得到脱硝催化剂，碳掺杂的石墨相氮化碳的制备方法包括：将单宁酸溶解于水中得到单宁酸溶液，单宁酸溶液浓度为5‑20mg/mL，将单宁酸溶液与尿素搅拌混合得到第二混合溶液，将第二混合溶液在空气氛围下于400‑600℃下煅烧2‑6h，得到碳掺杂的石墨相氮化碳。本发明提出的制备方法制备得到的催化剂以碳掺杂的石墨相氮化碳作为载体提升催化剂的脱硝效率。

技术领域

本发明涉及脱硝催化剂材料领域，尤其是一种碳掺杂石墨相氮化碳负载铁锰脱硝催化剂及其制备方法及应用。

背景技术

催化剂，是一种能加快反应速度而自身不会被消耗的物质，主要是由活性成分和载体两部分构成，其中，活性组分在催化过程中起主要作用，是决定催化剂催化性能的关键因素，载体起支撑活性成分的作用，并为反应物提供反应场所；

石墨相氮化碳(g-C₃N₄)是一种新型的有机聚合物半导体，含有丰富的氮原子，具有良好的电子传输能力。专利公开号为CN113117722，名称为一种用于常温NH₃-SCR脱硝的原子级活性位点催化剂的制备方法，其以g-C₃N₄为载体负载镍镧金属元素用于NH₃-SCR反应中，但该工艺使用氨气作为还原剂，易导致在使用过程中出现氨泄露，造成二次污染，环境友好性较差。

为此，本发明提出了一种碳掺杂石墨相氮化碳负载铁锰脱硝催化剂及其制备方法及应用。

发明内容

为解决现有技术中的问题，本发明提出了一种碳掺杂石墨相氮化碳负载铁锰脱硝催化剂及其制备方法及应用。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种碳掺杂石墨相氮化碳负载铁锰脱硝催化剂的制备方法，包括如下步骤：

将硝酸铁和乙酸锰溶解于水中得到第一混合溶液，在第一混合溶液中加入碳掺杂的石墨相氮化碳并搅拌、烘干得到第一产物，将第一产物在350-600℃下，煅烧2-6h得到脱硝催化剂。

进一步地，所述碳掺杂的石墨相氮化碳的制备方法包括以下步骤：

将单宁酸溶解于水中得到单宁酸溶液，单宁酸溶液浓度为5-20mg/mL，将单宁酸溶液与尿素搅拌混合得到第二混合溶液，将第二混合溶液在空气氛围下于400-600℃下煅烧2-6h，得到碳掺杂的石墨相氮化碳，所述第二混合溶液中单宁酸与尿素的重量份比为1.5％-3.75％。

进一步地，所述乙酸锰与硝酸铁的物质的量之比为(0.5-2.5):1。

进一步地，所述乙酸锰包括四水乙酸锰，硝酸铁包括九水硝酸铁，单宁酸的重量份为0.075-0.3份、尿素的重量份为2-20份、四水乙酸锰的重量份为12份、九水硝酸铁的重量份为10份和碳掺杂的石墨相氮化碳6份。

进一步地，所述单宁酸的重量份为0.15份、尿素的重量份为20份、四水乙酸锰的重量份为12份、九水硝酸铁的重量份为10份和碳掺杂的石墨相氮化碳6份。

进一步地，所述碳掺杂的石墨相氮化碳的制备方法包括以下步骤：将20份的尿素置于加盖坩埚中，随后加入单宁酸溶液，搅拌均匀后在空气氛围下于加热到400℃保持2h，随后加热到500℃保持2h，即可得到碳掺杂的石墨相氮化碳。

进一步地，所述单宁酸的重量份为0.075份、尿素的重量份为20份、四水乙酸锰的重量份为12份、九水硝酸铁的重量份为10份和碳掺杂的石墨相氮化碳6份。