[發(fā)明專利]一種負(fù)載型金屬有機(jī)骨架催化劑及其制備方法和應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810816885.0
• 申請(qǐng)日: 2018-07-24
• 公開（公告）號(hào): CN108906127B
• 公開（公告）日: 2021-06-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張笑;沈伯雄;張曉奇;陳叮叮
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 河北工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): B01J31/32
• 分類號(hào): B01J31/32;B01J35/10;B01D53/86;B01D53/64
• 代理公司: 北京高沃律師事務(wù)所 11569
• 代理人: 劉奇

本發(fā)明提供了一種負(fù)載型金屬有機(jī)骨架催化劑，屬于催化劑制備領(lǐng)域。本發(fā)明將活性組分負(fù)載于金屬有機(jī)骨架載體中，金屬有機(jī)骨架相比傳統(tǒng)催化劑具規(guī)則拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和更高比表面積，相比于常規(guī)的MnO_x基催化劑，將錳氧化物負(fù)載于金屬有機(jī)骨架后提升活性組分的分散性，催化效率明顯提升，同時(shí)本發(fā)明中利用金屬有機(jī)骨架的金屬中心FeO_x，通過MnO_x與FeO_x在催化中的協(xié)同作用使催化效率相比傳統(tǒng)催化劑更高，且金屬有機(jī)骨架中的FeO_x使催化劑具有磁性，使其相比于傳統(tǒng)非Fe催化劑更易實(shí)現(xiàn)分離。實(shí)施例的數(shù)據(jù)表明，本發(fā)明提供的負(fù)載型金屬有機(jī)骨架催化劑對(duì)單質(zhì)汞的脫除效率高達(dá)80％。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及催化劑制備技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種負(fù)載型金屬有機(jī)骨架催化劑及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)

汞是環(huán)境中重要的重金屬污染物，其污染具有持續(xù)性、長距離遷移性以及生物累積等特性，危害生態(tài)環(huán)境并對(duì)人類健康造成威脅。由于現(xiàn)代工業(yè)中煤的廣泛使用，煤中含有的汞隨燃燒被釋放到大氣中，成為目前最大的人為汞污染排放源。因此，針對(duì)燃煤煙氣汞開發(fā)高效脫除技術(shù)具有重要意義。

燃煤造成的汞以顆粒態(tài)、氧化態(tài)及單質(zhì)態(tài)三種形式存在于煙氣中。目前已有的布袋法、靜電沉積法、濕法脫硫等技術(shù)可有效除去煙氣中顆粒態(tài)、氧化態(tài)汞。單質(zhì)態(tài)汞揮發(fā)性強(qiáng)、溶解性差，難以去除，成為最主要的燃煤排放汞污染形態(tài)。目前，催化氧化法是脫除煙氣單質(zhì)汞的主要方法之一。利用催化劑可將單質(zhì)汞轉(zhuǎn)為氧化態(tài)汞使其被煙道中脫硫裝置捕獲，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)單質(zhì)汞的脫除。現(xiàn)有技術(shù)中利用催化氧化法脫除煙氣中單質(zhì)汞使用的催化劑多為過渡族金屬元素，如V、W、Mn、Ce、Fe、Mo、Cu等金屬氧化物，這些催化劑存在催化氧化效率低的問題。因此，研制新型催化劑以有效提升煙氣汞催化脫除效率具有重要的研究意義。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種負(fù)載型金屬有機(jī)骨架催化劑及其制備方法和應(yīng)用。本發(fā)明提供的金屬有機(jī)骨架催化劑將活性組分負(fù)載于金屬有機(jī)骨架載體中，提升活性組分的分散性，同時(shí)與金屬中心具有協(xié)同優(yōu)勢(shì)，能夠提高單質(zhì)汞的催化效率。

為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供以下技術(shù)方案：

一種負(fù)載型金屬有機(jī)骨架催化劑，以金屬有機(jī)骨架為載體，以錳氧化物為活性組分，所述金屬有機(jī)骨架以鐵氧化物為金屬中心，以1,3,5-均苯三甲酸為有機(jī)配體。

優(yōu)選地，所述錳氧化物為四氧化三錳和二氧化錳。

優(yōu)選地，所述金屬有機(jī)骨架催化劑的比表面積為83.9～103.9m²/g，孔容為0.16～0.26cm³/g，孔徑為6.68～7.09nm。

本發(fā)明還提供了上述技術(shù)方案所述負(fù)載型金屬有機(jī)骨架催化劑的制備方法，包括以下步驟：

將可溶性鐵鹽、1,3,5-均苯三甲酸和水混合發(fā)生水熱反應(yīng)，得到金屬有機(jī)骨架；

將可溶性錳鹽溶液與所述金屬有機(jī)骨架混合后依次進(jìn)行烘干和煅燒，得到負(fù)載型金屬有機(jī)骨架催化劑。

優(yōu)選地，所述可溶性鐵鹽中的鐵離子與1,3,5-均苯三甲酸的摩爾比為14～17:14～16。

優(yōu)選地，所述水熱反應(yīng)的溫度為160～200℃，所述水熱反應(yīng)的時(shí)間為10～18h。

優(yōu)選地，所述可溶性錳鹽溶液中的錳離子與金屬有機(jī)骨架的質(zhì)量比為3～10％。

優(yōu)選地，所述煅燒的溫度為250～350℃，所述煅燒的時(shí)間為2～5h。

優(yōu)選地，升溫至所述煅燒溫度的升溫速率為10℃/min。

本發(fā)明還提供了上述技術(shù)方案所述的負(fù)載型金屬有機(jī)骨架催化劑或上述技術(shù)方案所述制備方法制得的負(fù)載型金屬有機(jī)骨架催化劑用于除去煙氣中的單質(zhì)汞。