[發明專利]原位負載硫摻雜石墨烯脫硝抗硫催化劑的聚苯硫醚復合材料及其制備方法

有效

• 申請號: 202110321386.6
• 申請日: 2021-03-25
• 公開（公告）號: CN113058618B
• 公開（公告）日: 2022-04-19
• 發明（設計）人: 鄭玉嬰;周銘瑋
• 申請（專利權）人: 福州大學
• 主分類號: B01J27/045
• 分類號: B01J27/045;B01J31/06;B01J35/06;B01J37/08;B01D53/86;B01D53/56
• 代理公司: 福州元創專利商標代理有限公司 35100
• 代理人: 吳姍姍;蔡學俊

1.一種復合材料，其特征在于：以活化后的聚苯硫醚纖維原位生長硫摻雜石墨烯為催化劑載體，將此改性過的聚苯硫醚纖維負載三元Mn-Ce-PdO_x催化劑，得到所述復合材料；所述硫摻雜石墨烯的制備方法包括：

（1）將1g石墨加入到150mL燒杯中，加入40mL濃硫酸，將其置于水浴鍋室溫攪拌，至充分溶解；每隔10min加0.2g的KMnO₄，高錳酸鉀加入量為5g；

（2）KMnO₄全部加入完畢之后，將水溫升至50℃，攪拌反應2h后將水溫升至80℃繼續反應2h后加入80mL去離子水；

（3）將步驟（2）獲得的反應液置于90℃水浴鍋中攪拌10min，逐滴加入H₂O₂至無氣泡為止；最后加入20mL鹽酸，將得到產物采用去離子水反復離心至中性；

（4）用80mL去離子水將產物稀釋，加入0.5g的間溴噻吩和0.3g噻吩-3-胺，充分溶解后轉移至高壓反應釜在180℃反應24h，反應結束后取抽濾殘留放入烘箱干燥，將最后獲得的產物命名為S-GO；

（5）預熱管式爐，將S-GO平鋪在石英舟中，待管式爐升溫至120℃將石英舟置入管式爐，先通入氣壓為0.1MPa的氮氣，管式爐升溫至400℃后，關閉氮氣，通入氣壓0.03MPa流量150mL/min的氫氣在400℃還原兩個小時；關掉電源和氫氣，充入0.1MPa的氮氣2h，關閉氮氣后等待石英舟冷卻至室溫，然后充入0.1MPa氬氣在800℃的管式爐中煅燒1h得到S-rGO；

所述活化后的聚苯硫醚纖維原位生長硫摻雜石墨烯的具體制備步驟包括：

步驟Ⅰ、準確量取78mL去離子水加入燒杯250mL燒杯，將聚苯硫醚纖維圓片浸入去離子水中超聲處理15min，之后在攪拌環境逐滴滴入22mL濃硝酸，使聚苯硫醚纖維表面富集含氧官能團；

步驟Ⅱ、將步驟Ⅰ得到的溶液在75℃水浴環境中反應5h，用去離子水反復沖洗處理過的聚苯硫醚纖維圓片三遍，并置入65℃烘箱烘干24h備用；

步驟Ⅲ、準確稱取0.05g硫摻雜石墨烯S-rGO溶解于100mL去離子水中，超聲震蕩1min得到硫摻雜石墨烯溶液，將步驟Ⅱ烘干聚苯硫醚纖維圓片浸入硫摻雜石墨烯溶液，置于85℃水浴環境中反應4h，然后取出聚苯硫醚纖維圓片以去離子水沖洗干凈，置入烘箱48h，產物命名為S-rGO@PPS。

2.如權利要求1所述復合材料的制備方法，其特征在于：改性過的聚苯硫醚纖維負載三元Mn-Ce-PdO_x催化劑的制備步驟包括：

a、取一片S-rGO@PPS置入250mL燒杯中并加入100mL去離子水，超聲處理15min后加入0.06g十二烷基硫酸鈉，放入轉子，60℃水浴環境下攪拌30min；

b、水浴升溫到85℃后加入硝酸鈰Ce(NO₃)₃·6H₂O到步驟a配置好的溶液中，攪拌1小時，至Ce(NO₃)₃·6H₂O完全溶解；此時，Ce³⁺通過靜電作用接枝到了S-rGO@PPS表面；

c、稱取氯化鈀PdCl₂，加入步驟b所得溶液中，PdCl₂完全溶解后，繼續在85℃水浴環境下攪拌1小時，此時，S-rGO@PPS表面充滿了Pd²⁺和Ce³⁺反應的產物；

d、配置KMnO₄溶液，加入步驟c中，保持反應溫度繼續反應2h，停止反應后取出S-rGO@PPS濾片以去離子水清洗干凈后烘干，即所得濾料記為Mn-Ce-PdO_x/S-rGO@PPS。

3.如權利要求2所述復合材料的制備方法，其特征在于：硫摻雜石墨烯占催化劑反應原料硝酸鈰、氯化鈀以及高錳酸鉀質量總和的5wt%。

4.如權利要求2所述復合材料的制備方法，其特征在于：Ce(NO₃)₃·6H₂O與PdCl₂及KMnO₄的摩爾比是1：1：1。