[發(fā)明專(zhuān)利]含過(guò)渡金屬和碳的催化劑的循環(huán)再生方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010422895.3
• 申請(qǐng)日: 2020-05-19
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111715290B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-06-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張佳;夏青玲;黃文忠;岳陽(yáng);錢(qián)光人
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 上海大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): B01J31/22
• 分類(lèi)號(hào): B01J31/22;B01J31/40
• 代理公司: 上海上大專(zhuān)利事務(wù)所(普通合伙) 31205
• 代理人: 顧勇華

本發(fā)明公開(kāi)了一種含過(guò)渡金屬和碳的催化劑的循環(huán)再生方法，包括此催化劑催化失活后再生的步驟，即將失活的催化劑與一種再生液進(jìn)行混合，再置于密閉抗壓容器內(nèi)進(jìn)行加溫加壓的再生處理。再生后的催化劑仍有一定的催化性能，而且在它再一次失活后，仍可以使用以上方法繼續(xù)進(jìn)行再生。本發(fā)明方法是一種新型、簡(jiǎn)單、高效再生含過(guò)渡金屬和碳的催化劑的方法。相比常用的催化劑合成后高溫活化，本發(fā)明方法無(wú)需活化步驟，節(jié)約能耗；本發(fā)明方法再生后的催化劑，仍保持有催化性能；本發(fā)明工藝具有突破性的優(yōu)勢(shì)，可以大幅度減少企業(yè)的運(yùn)行成本、并且有利于循環(huán)經(jīng)濟(jì)及危險(xiǎn)廢物管理及處置，適合推廣使用，具有良好的綜合經(jīng)濟(jì)效益。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種催化劑的再生方法，特別是涉及一種金屬和非金屬?gòu)?fù)合催化劑的再生方法，應(yīng)用于催化劑再生和再利用技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

催化劑在制藥、石化和環(huán)保等化工領(lǐng)域中扮演著至關(guān)重要的角色。據(jù)統(tǒng)計(jì),有超過(guò)90％的化工過(guò)程都需要有各類(lèi)催化劑的參與。因此，設(shè)計(jì)和制備高效的催化劑是廣大研究工作者普遍關(guān)注的問(wèn)題。在幾十年的發(fā)展中，化工及能源環(huán)保業(yè)產(chǎn)生了應(yīng)用最多的五大類(lèi)催化劑，即：固體酸堿催化劑、沸石分子篩催化劑、金屬催化劑、非金屬催化劑以及半導(dǎo)體催化劑。在這些復(fù)雜多樣的催化劑中，過(guò)渡金屬得到了最廣泛的應(yīng)用，如通過(guò)鐵、錳、鎳、銅、鋅、釩、鈦、鉻、鎢、銫中等的一種或者幾種組合使用，來(lái)催化烯烴環(huán)氧化反應(yīng)、催化燃燒丙酮和甲苯、催化碳?xì)滏I活化的三氟甲基化、催化鄰二氯苯等等。可以說(shuō)，過(guò)渡金屬在催化領(lǐng)域的使用極大的加速了化工發(fā)展的進(jìn)程。

同時(shí)，隨著過(guò)渡金屬的逐漸開(kāi)發(fā)使用，非金屬碳材料由于具有大的比表面積和孔體積、化學(xué)惰性、良好的機(jī)械穩(wěn)定性、可調(diào)節(jié)的物理/化學(xué)性質(zhì)、環(huán)境友好和價(jià)格低廉等特點(diǎn)，被研究員開(kāi)發(fā)為吸附劑、分離劑和催化劑載體。新型碳材料如活性炭、石墨烯、氧化石墨烯、碳納米管等催化作用有限，對(duì)他們的調(diào)控通常使用過(guò)渡金屬原子摻雜來(lái)提高其催化活性。

目前，含過(guò)渡金屬和碳的催化劑應(yīng)用最為廣泛。在化工生產(chǎn)中，可催化合成氣加氫轉(zhuǎn)化制低碳醇，即催化兩種溫室氣體(CH₄/CO₂)轉(zhuǎn)化為可用于清潔能源生產(chǎn)的合成氣(H₂/CO)，此催化合成方法被認(rèn)為是極具前景的先進(jìn)技術(shù)。此外，在新能源方面，含過(guò)渡金屬和碳的催化劑具有電催化氧還原和析氧催化活性，是燃料電池中陰極催化劑的重要研究對(duì)象。在環(huán)保領(lǐng)域，含有過(guò)渡金屬和碳的催化劑在選擇性催化還原(SCR)NO的技術(shù)應(yīng)用中，表現(xiàn)出對(duì)NO高效的催化還原性能。可以說(shuō)，因其催化效果顯著，對(duì)含過(guò)渡金屬和碳的催化劑的使用不僅廣泛而且是大量的。

但是當(dāng)此類(lèi)催化劑失活后，這些含有過(guò)渡金屬的危險(xiǎn)廢物堆積在室外不僅會(huì)破壞土壤環(huán)境及大氣環(huán)境，還會(huì)造成水體污染。目前，危廢集中處理工作還處于探索階段。一方面大多數(shù)的廢物沒(méi)有被進(jìn)行集中處理，依舊使用傳統(tǒng)的方式來(lái)進(jìn)行管控與處置。另一方面由于危廢處理設(shè)備十分陳舊，需要投入大量的資金和精力進(jìn)行維護(hù)，導(dǎo)致危廢處理的成本居高不下，也因此加大了企業(yè)的生產(chǎn)成本。

因此，急需尋找一種新技術(shù)手段，以解決目前含過(guò)渡金屬和碳的催化劑失活后處理中的多個(gè)問(wèn)題，包括環(huán)境污染問(wèn)題、處理成本高的問(wèn)題、處理技術(shù)不完善的問(wèn)題、資源浪費(fèi)等問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決現(xiàn)有技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于克服已有技術(shù)存在的不足，提供一種含過(guò)渡金屬和碳的催化劑的循環(huán)再生方法，解決目前含過(guò)渡金屬和碳的催化劑失活后處理中的多個(gè)問(wèn)題，重復(fù)利用過(guò)渡金屬資源、降低企業(yè)運(yùn)行成本，本發(fā)明提供了一種含過(guò)渡金屬和碳的催化劑循環(huán)再生的新工藝技術(shù)，使得失活后的催化劑在保證催化性能的基礎(chǔ)上再生，從而實(shí)現(xiàn)催化-再生-催化的循環(huán)使用。

為達(dá)到上述發(fā)明創(chuàng)造目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種含過(guò)渡金屬和碳的催化劑的循環(huán)再生方法，先將失活的催化劑與再生液進(jìn)行混合，形成待處理的失活催化劑混合液；然后將失活催化劑混合液置于密閉抗壓容器內(nèi)，進(jìn)行加溫加壓的再生處理，使含過(guò)渡金屬和碳的催化劑進(jìn)行循環(huán)再生。