[發明專利]一種核殼結構CuO-SiO2復合物及其制備方法

有效

• 申請號: 201110321120.8
• 申請日: 2011-10-21
• 公開（公告）號: CN103055797A
• 公開（公告）日: 2013-04-24
• 發明（設計）人: 郭長友;沈智奇;凌鳳香;王少軍;王麗華;季洪海;楊衛亞
• 申請（專利權）人: 中國石油化工股份有限公司;中國石油化工股份有限公司撫順石油化工研究院
• 主分類號: B01J20/06
• 分類號: B01J20/06;B01J20/28;B01J20/30;B01J13/02
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技術領域

本發明涉及一種CuO-SiO₂核殼結構吸附劑的合成方法，尤其是主要用于H₂S、SO₂等酸性氣體的可再生吸附劑及其合成方法。

背景技術

當今社會的主要能源是石油，煤炭和天燃氣等化石燃料，它們共同特點都富含硫化物，因此在這些燃料加工過程中就會產生大量的、含硫氣體，如H₂S和SO₂。由于硫化物對環境污染嚴重，所以在燃料加工工業中廢氣處理變得非常重要。

從氣體中脫除污染物（H₂S和SO₂）的傳統方法是堿性溶液濕吸附，但此方法需要將氣體冷卻后再吸附，而且將溶液中的硫進一步回收困難。當前主要采用干法吸附，就是用可再生固體堿性氧化物作為吸附劑，在一定的高溫條件下吸附這些酸性氣體的方法。早期，多采用單一氧化物作為吸附劑，如CaO，ZnO，Fe₂O₃等，它們的缺點是容易燒結，再生能力差。現在主流是負載型吸附劑，將吸附劑負載在多孔的載體上，如專利CN200810066806.5公開了一種氧化鋁負載CuO的吸附劑，用氧化鋅作為助劑，用于吸附SO₂和NOx。中國專利CN?200410082706.3公開了一種活性碳負載金屬氧化物的硫化物吸附劑。負載吸附劑的特點是負載吸附劑的含量受限，含量高，也會引起燒結，所以反應床的空間不能夠充分利用。

一種核殼結構的吸附劑能夠解決吸附劑的以上問題，吸附劑位于中心形成核，周圍由惰性氧化物如氧化鋁，氧化硅等包覆殼，在殼壁上有微孔作為氣體分子的通道。這種結構可以使吸附劑反復使用，不會出現燒結；材料以吸附劑為主，殼所占的比重小，能夠充分利用反應室的空間。通常這種核殼結構合成方法繁瑣，首先合成吸附劑，吸附劑經過表面處理后，經過一定的化學方法如反應膠束法，Stobe方法等在表面涂覆一層惰性氧化物。整個工藝過程復雜，并且產量低，只適合實驗室使用，而對工業上應用意義不大。

發明內容

本發明將硬模板法和軟模板法相結合，在反向膠束體系中通過硝酸銅和稀氨水反應，形成堿式硝酸銅納米盤，以其為硬模板，有機硅化合物水解形成有核殼結構的Cu₂(OH)₃NO₃SiO₂二維特征的納米復合盤，經400℃以上處理后形成了CuO-SiO₂納米盤。

本發明要解決的技術問題是提供一種核殼結構的CuO-SiO₂復合物。

本發明提供的CuO-SiO₂復合物為具有二維特征的納米盤形狀，直徑為50～90nm，厚度為10～30nm；該復合物以CuO為核相，以SiO₂為殼相，SiO₂層包裹在CuO的外部；以復合物的重量為基準，CuO的含量為50～95?wt%，優選為60～80?wt%，SiO₂的含量為5～50?wt%，優選為20～40?wt%。

根據本發明的核殼結構的CuO-SiO₂復合物，所述復合物的比表面積為95～140?m²/g，孔容為0.2～0.5?cm³/g，平均孔徑5～10?nm。

本發明要解決的另一個技術問題是提供一種上述的CuO-SiO₂核殼結構復合物的制備方法，該方法包括以下步驟：

（1）溶液配制：配制Cu(NO₃)₂水溶液，配制氨水溶液，配制反向膠束溶液；

（2）將Cu(NO₃)₂溶液加入到反向膠束溶液中，攪拌成藍色透明溶液；

（3）在強力攪拌下，將氨水溶液加入到反向膠束溶液中；

（4）加入有機硅化合物，在40～60℃的溫度下，攪拌下密閉反應15～20小時；

（5）將步驟（4）獲得的產物用無水乙醇清洗、分離，并經干燥和焙燒后得到核殼結構的CuO-SiO₂復合物。

其中步驟（1）中所述的Cu(NO₃)₂水溶液的濃度為50～70?wt%。所述的氨水溶液的濃度為2～18?wt%。氨水溶液可以通過用蒸餾水按一定比例稀釋濃氨水（一般為26～28?wt%濃度）獲得。