[發(fā)明專利]石墨烯強(qiáng)化增韌孔性固廢基催化劑制備及在制氫中的應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510030923.6
• 申請(qǐng)日: 2015-01-21
• 公開（公告）號(hào): CN104667932A
• 公開（公告）日: 2015-06-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張耀君;楊夢(mèng)陽(yáng);康樂;張力;張科;柴倩
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西安建筑科技大學(xué)
• 主分類號(hào): B01J23/78
• 分類號(hào): B01J23/78;C01B3/04
• 代理公司: 西安恒泰知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所 61216
• 代理人: 李鄭建

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于固體廢棄物高附加值利用及催化劑制備領(lǐng)域，具體涉及一種石墨烯強(qiáng)化增韌孔性固廢基催化劑的制備及其在制氫中的應(yīng)用。

背景技術(shù)

氫能因其清潔燃燒，可再生無(wú)污染而成為未來最理想的新能源之一。利用太陽(yáng)的光能分解水制氫已成為廉價(jià)制備氫能的主要途徑；然而，在大多數(shù)光催化分解水制氫體系中，制氫效率普遍偏低，而且催化劑價(jià)格往往十分昂貴；因此，發(fā)明一種廉價(jià)、環(huán)保、高效的光催化劑，是低成本高效率制氫的本質(zhì)所在。

粒化高爐礦渣是冶煉生鐵時(shí)從高爐中排出的一種廢渣,在高爐煉鐵時(shí)，除了向高爐內(nèi)加入鐵礦石、燃料等原料外，還需加入相當(dāng)數(shù)量的石灰作為助熔劑和造渣劑。在爐內(nèi)溫度達(dá)到1400℃-1600℃時(shí)，鐵礦石和助熔劑發(fā)生高溫反應(yīng)，經(jīng)空氣或水淬急冷處理，形成粒化高爐礦渣。據(jù)統(tǒng)計(jì)，煉鐵生產(chǎn)過程排放的高爐渣為33％～35％，“十二五”前3年，我國(guó)高爐渣的總排放量為6.77億噸^[1]。礦渣傳統(tǒng)利用途徑是主要作為生產(chǎn)礦渣水泥混凝土的摻和料、礦渣微粉，無(wú)機(jī)涂料，污水處理劑，鈣硅肥料，礦渣棉以及玻璃原料等^[2-4]。一些專利文獻(xiàn)公開了礦渣可與礦渣可與脫硫灰^[5,7]、錳渣^[6]、水泥熟料^[6]、鋼渣^[7]、生石灰^[8]、石膏^[8]等機(jī)械混合可形成礦渣復(fù)合摻合料。為了提高礦渣的利用價(jià)值，近年來，有文獻(xiàn)及專利報(bào)道了利用高爐礦渣制備堿激發(fā)礦渣基地質(zhì)聚合物^[9-12]。目前，礦渣綜合利用的趨勢(shì)是利用一定比例的礦渣與不同比例的生石膏^[13]、水泥熟料^[13]、粉煤灰^[14-16,22]、天然沸石^[14]、偏高嶺土^[17]、乳化瀝青^[17]、聚乙烯醇纖維^[18]、氧化鐵^[19]、聚丙烯酰胺^[20]、聚磷酸鹽^[15,20]、沸石^[21]、鋁礬土^[21]、鋼渣^[22]、脫硫石膏^[22]、白云石^[23]、碳酸鹽^[24]、聚醋酸乙烯酯乳膠粉^[25]、聚丙烯酸酯樹脂乳液^[25]、高嶺土^[25]、聚丙烯纖維^[26]、鎂渣^[27]、Ni²⁺摻雜粉煤灰^[28]等物質(zhì)混合，在激發(fā)劑的作用下生成堿激發(fā)礦渣基復(fù)合膠凝材料，拓寬了礦渣高附加值循環(huán)利用的新途徑。礦渣能與上述不同的物質(zhì)混合，通過化學(xué)反應(yīng)形成復(fù)合材料。雖然由于這些物質(zhì)的參與，賦予了這些復(fù)合材料一定的力學(xué)性能，但這些材料的應(yīng)用領(lǐng)域還有待進(jìn)一步拓展。

為了制備一種既能提高礦渣基膠凝材料抗折抗壓強(qiáng)度、優(yōu)良的導(dǎo)電性能，又能成為一種新型、廉價(jià)、高反應(yīng)活性的催化劑材料應(yīng)用于光催化制氫領(lǐng)域，達(dá)到粒化高爐礦渣的高附加值利用制備廉價(jià)的高活性催化劑，提高制氫效率的雙重目的。石墨烯是一種二維納米碳材料，具有優(yōu)良的導(dǎo)電性和化學(xué)穩(wěn)定性，可以成為光催化過程中更好的電子或空穴傳遞的催化材料。申請(qǐng)人通過仔細(xì)查閱了大量的國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)資料及專利，沒有發(fā)現(xiàn)有關(guān)石墨烯-礦渣基膠凝復(fù)合材料制備以及應(yīng)用的任何相關(guān)報(bào)導(dǎo)。

以下是發(fā)明人給出的主要參考文獻(xiàn)：

[1]劉樹洲，孫樹杉，用好鋼鐵渣實(shí)現(xiàn)“零排放”,中國(guó)冶金報(bào)2014年8月26日。

[2]于明興，劉敬東，郭玉安，王志清，安鋼高爐礦渣利用途徑探討，河南冶金22(1)(2014)33-36。

[3]李遼沙，轉(zhuǎn)爐渣資源化利用的歷史沿革及趨勢(shì)展望，世界鋼鐵4(2011)62-67。

[4]曹德秋，李燦華,我國(guó)高爐礦渣資源化利用進(jìn)展,中國(guó)廢鋼鐵5(2006)26-29。

[5]高建明，半干法脫硫灰與礦渣復(fù)合摻合料及其制備方法，中國(guó)專利申請(qǐng)(公開號(hào)：CN101717218A)。

[6]陳平，一種高活性錳渣-礦渣復(fù)合微粉的制備方法，中國(guó)專利申請(qǐng)(公開號(hào)：CN103641340A)。

[7]顧文飛，改性鋼礦渣復(fù)合摻合料及其制備方法，中國(guó)專利申請(qǐng)(公開號(hào)：CN102491664A)。