[發(fā)明專利]一種用于催化分解磷化氫氣體制備黃磷的催化劑及其制備方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210460543.2
• 申請日: 2012-11-16
• 公開（公告）號: CN102935371A
• 公開（公告）日: 2013-02-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 唐雪嬌;李俐俐
• 申請（專利權(quán)）人: 南開大學(xué)
• 主分類號: B01J23/755
• 分類號: B01J23/755;C01B25/027
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技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用于催化分解磷化氫氣體制備黃磷的催化劑及其制備方法。本發(fā)明屬于工業(yè)尾氣污染物排放控制技術(shù)和磷化氫尾氣資源化綜合利用技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

目前，劇毒的磷化氫對環(huán)境的影響越來越引起人們的關(guān)注。除了湖底或海底沉積物、填埋場、排泄物、沼氣和土壤等自然環(huán)境中產(chǎn)生的磷化氫，磷化工企業(yè)排放的尾氣中含有大量的磷化氫，是許多城市環(huán)境空氣污染的重要污染源。發(fā)展高效率低成本的磷化氫處理技術(shù)是磷化工企業(yè)實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的重要任務(wù)，其中催化分解磷化氫制備黃磷技術(shù)，不僅可實現(xiàn)磷化氫污染控制，并且真正實現(xiàn)磷化氫尾氣資源化綜合利用，具有顯著的環(huán)境效益和可觀的經(jīng)濟效益。

專利CN101301617A中報道一種利用分解磷化氫制備單質(zhì)磷的負(fù)載型催化劑，即以二氧化二鋁(Al₂O₃)為載體，與鈷(Co)、磷(P)一起構(gòu)成的CoP/Al₂O₃非晶態(tài)合金。該催化劑催化分解磷化氫，可使磷化氫的分解溫度由800～1000℃降至450℃左右，分解率可達(dá)98.4％。然而催化劑中活性成分鉆基金屬和載體Al₂O₃價格較高，催化劑成本高，且非晶態(tài)合金在高溫下穩(wěn)定性差，催化劑的制備工藝及所需原料較為復(fù)雜，特別是在催化劑制備過程中對溶液的pH要求較為苛刻。專利CN101219381B報道一種Co-B非晶態(tài)合金及其在磷化氫分解生產(chǎn)磷中的應(yīng)用。Co-B非晶態(tài)合金對磷化氫分解具有較好催化活性，在390℃分解率達(dá)94％，450℃分解率達(dá)98％。該催化劑亦有成本高，非晶態(tài)合金在高溫下穩(wěn)定性差，催化劑的制備工藝及所需原料較為復(fù)雜等缺點。

綜上所述，針對分解磷化氫尾氣的實際工業(yè)生產(chǎn)，尋找成本低、制備簡單、無污染、催化活性好、產(chǎn)率高、穩(wěn)定性好的催化劑至關(guān)重要。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是針對上述存在問題，提供一種用于催化分解磷化氫氣體制備黃磷的催化劑，該催化劑以低成本的天然埃洛石納米管(Halloysite?Nanotubes，以下簡寫為HNTs)為載體，以低成本的鐵基合金-FeNi_xM_y(x、y分別為Ni、M元素與鐵元素的物質(zhì)的量之比，M元素為硼或磷)為活性成分，具有活性高、選擇性好、成本低、熱穩(wěn)定性好等優(yōu)點。該催化劑在420℃溫度下對PH₃的分解率幾乎達(dá)到100％，活性明顯高于已報道的鈷基催化劑。本發(fā)明提供了催化劑(FeNi_xM_y/HNTs)的制備方法，具有制備簡單、成本低、無環(huán)境污染等優(yōu)點，

一種新型催化分解磷化氫氣體制備黃磷的催化劑及其制備方法，以可溶性鐵鹽、可溶性鎳鹽、HNTs以及含或不含M元素的化合物為原料，通過浸漬、蒸發(fā)、干燥、煅燒和氫氣還原等工序，生成活性成分為含或不含M元素的鐵鎳合金，并以納米顆粒形式均勻負(fù)載于HNTs上。

制備過程包括如下步驟：

1)將天然埃洛石納米管加入可溶性鐵鹽、可溶性鎳鹽水溶液中混合均勻并充分?jǐn)嚢瑁玫綉覞嵋海?/p>

2)加熱1)中所得懸濁液，蒸發(fā)掉多余水分，得到半干狀粉末；

3)將2)中所得半干狀粉末加入含M元素的化合物的水溶液或不含M元素化合物的蒸餾水中混合均勻并充分?jǐn)嚢瑁玫綉覞嵋海?/p>

4)加熱3)中所得懸濁液，蒸發(fā)掉多余水分，得到半干狀粉末；

5)將4)中所得半干狀粉末在干燥箱中干燥至恒重，得到固體粉末；

6)氮氣環(huán)境下煅燒5)中所得固體粉末；

7)將煅燒后的固體粉末進(jìn)行氫氣還原處理，得到負(fù)載型納米催化劑(FeNi_xM_y/HNTs)，可用于催化分解磷化氫氣體制備黃磷。

所述天然埃洛石納米管的加入量為0.1～100g/L；

所述可溶性鐵鹽為氧化亞鐵、硫酸亞鐵、硝酸亞鐵、氯化亞鐵、硫酸鐵、硝酸鐵、氯化鐵或鐵氰化鉀，其水溶液濃度為0.0001～1000g/L；

所述可溶性鎳鹽為氧化鎳、硫酸鎳、硝酸鎳或氯化鎳，其水溶液濃度為0.0001～1000g/L；

所述M元素為硼或磷，含M元素的化合物為硼氫化鉀、硼氫化鈉、次磷酸鈉或次磷酸，其水溶液濃度為0.0001～1000g/L；

所述懸濁液的蒸發(fā)溫度為70～100℃；

所述半干狀粉末的干燥溫度為100～200℃；

所述固體粉末在氮氣環(huán)境中的煅燒溫度為200～800℃；