[發明專利]石墨相氮化碳催化劑的制備方法及其在氧化H2S方面的應用

有效

• 申請號: 201710031339.1
• 申請日: 2017-01-17
• 公開（公告）號: CN106902856B
• 公開（公告）日: 2019-08-20
• 發明（設計）人: 王心晨;江莉龍;沈麗娟;曹彥寧;雷淦昌
• 申請（專利權）人: 福州大學化肥催化劑國家工程研究中心
• 主分類號: B01J27/24
• 分類號: B01J27/24;B01J35/10;C01B17/04
• 代理公司: 成都行之專利代理事務所(普通合伙) 51220
• 代理人: 譚新民

本發明公開了石墨相氮化碳催化劑的制備方法，具體步驟為：以三聚硫氰酸為前驅體，將三聚硫氰酸研磨成粉末后置于加熱裝置中；然后將所述三聚硫氰酸粉末在空氣氣氛中，升溫至500～600℃，并進行熱聚合反應2h；反應結束后進行冷卻至室溫，最終制得納米薄片結構的石墨相氮化碳催化劑。所述石墨相氮化碳催化劑具有高比表面積的薄片納米片層結構，在選擇性催化氧化H₂S方面具有良好的催化活性和選擇性。

技術領域

本發明涉及一種環境催化劑的制備及其應用，具體涉及石墨相氮化碳催化劑的制備方法及其在氧化H₂S方面的應用。

背景技術

天然氣加工和石油煉制等排放物中一般都含有一定量的硫化氫氣體。不僅會造成生產設備的腐蝕以及下游催化劑中毒而且污染環境并損害人體健康。目前工業應用于H₂S的處理主要是Claus硫回收工藝，該法不僅能夠脫出尾氣中的硫化氫，而且還可以實現硫磺的回收利用，該工藝的基本原理如下：

H₂S+(3/2)O₂→SO₂+H₂O (1)

SO₂+2H₂O→(3/n)Sn+2H₂O (2)。

但由于熱力學平衡限制，Claus反應的硫化氫轉化率僅能達到97％左右，仍有3％左右的硫化氫未能完全轉化成單質硫，而且該工藝需對H₂S進行富積和解吸、工藝路線長并且設備的投資較大。隨著環境法規越來越嚴格，迫切需要開發一種運行能耗更低、H₂S脫除效率更高并能夠實現硫資源化的處理方法。在各種方法中，選擇性催化氧化H₂S為單質硫的方法受到人們廣泛的重視(式(3))。該反應不受熱力學平衡限制，無需對H₂S進行富積和解吸，工藝先進，過程簡單。并且該反應是放熱反應，H₂S含量達到一定程度時就無需要外部供熱，能耗低。上述特點表明選擇性催化氧化H₂S為硫單質具有良好的應用前景，實現這一過程的關鍵在于發展高效的催化劑。

H₂S+1/2O₂→(1/n)Sn+H₂O (3)

目前，已發展的H₂S選擇性氧化催化劑主要有分子篩體系、碳材料體系、SiC載體體系及金屬氧化物體系等。但是以上催化劑均存在不足之處。例如，分子篩、活性炭和SiC體系具有傳熱快，熱穩定性好，起始階段的催化性能好，但它們都是負載型催化劑體系，其活性組分易團聚、易流失，同時載體容易和H₂S反應生成硫酸鹽，導致催化劑失活。金屬氧化物體系如Al₂O₃、Fe₂O₃、V₂O₅等，其自身有催化活性位，且具有較好的轉化率，目前在H₂S選擇性催化氧化反應中應用的較多。但以上金屬氧化物催化劑在使用過程均易發生硫酸化并因此失活，同時Fe₂O₃的選擇性差、V₂O₅的毒性較大等問題都限制了金屬氧化物催化劑在H₂S選擇性催化氧化反應中的進一步發展。因此，除了在原有的催化劑上改性外，發展新型高效的H₂S選擇性氧化催化劑也非常重要。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是現有技術中H₂S選擇性氧化催化劑存在選擇性差、易失活等缺陷，目的在于提供石墨相氮化碳催化劑的制備方法及其在氧化H₂S方面的應用，所述石墨相氮化碳催化劑具有高比表面積的薄片納米片層結構，在選擇性催化氧化H₂S方面具有良好的催化活性和選擇性。

本發明通過下述技術方案實現：