[發明專利]一種負載Mo/Zr-MOF的芳綸脫硝抗硫濾料及其制備方法

在審

• 申請號: 202110332127.3
• 申請日: 2021-03-29
• 公開（公告）號: CN113058654A
• 公開（公告）日: 2021-07-02
• 發明（設計）人: 鄭玉嬰;李德輝
• 申請（專利權）人: 福州大學
• 主分類號: B01J31/22
• 分類號: B01J31/22;B01J35/06;B01J37/10;B01J37/08;B01J37/34;B01J37/02;B01D53/86;B01D53/56;B01D53/58
• 代理公司: 福州元創專利商標代理有限公司 35100
• 代理人: 彭琴;蔡學俊

本發明提供了一種負載Mo/Zr?MOF的芳綸脫硝抗硫濾料及其制備方法，首先利用MoCl₅、Zr(NO₃)₄中的鉬、鋯離子作為MOF的中心原子，苯三甲酸作為配體，使合成的MOF具有較好的脫硝抗硫性能。再利用表面活性劑十二烷基磺酸鈉對芳綸濾片進行處理，使其表面出現大量離子位點。將Mo/Zr?MOF生長在芳綸上，并且能有效Mo/Zr?MOF結構和催化性能。

技術領域

本發明屬于催化材料制備技術領域和大氣污染控制技術領域，特別涉及一種負載鐵取代雜多酸的芳綸脫硝抗硫濾料及其制備方法。

背景技術

隨著中國工業化進程的迅速發展，伴隨著產生了許多不可避免的污染，其中大氣污染是眾多污染中最為嚴重也是最受關注的問題，大氣污染的產生導致了人們的生活、健康、工作和大自然等都遭受到了較為惡劣的破壞。目前，空氣污染源可以分為固定污染源和流動污染源，其污染源的污染物主要是由于煤炭燃燒而產生，包括了 PM2.5、PM10、二氧化硫、氮氧化物和二氧化氮等，這些氣體會對環境造成霧霾、酸雨、光化學煙霧和溫室效應等危害。

總所周知，由于我國大力推動基礎設施的建設和制造業的發展所帶來的大量電力需求，而這些電力需求都需要依靠煤炭的燃燒來提供能量，因此我國的煤炭資源的使用量是巨大的。從2011年開始，我國的環境保護部門為了控制煤炭的燃燒而造成的嚴重空氣污染問題聯合國家質量監督檢疫總局頒布了《火電廠大氣污染物排放標準(GBl3223-2011)》，目的在于控制大氣污染物的排放量以及火力發電產業結構，促進火力發電行業的健康可持續發展。雖然其排放量相比起許多發達國家和其他行業來說還是高出許多。但規定頒布以來，我國的煤炭消費比例出現了明顯的下降，相代替的原油、天然氣以及風電水電核能的消費比例出現了上升。但是，從我國2017年能源消費比重可以看出，煤炭資源的消費還是高居不下，消費比重達到60%左右。燃煤的設備當中，特別是電廠的鍋爐排出的氮氧化物排放量最為嚴重，占到了全國總排放量的36.1%以上，煙塵的排放量占到40%以上。可以預測在接下來的幾年內，煤炭依舊是供能的主要來源，因此今后對于燃煤造成的污染治理要求也會越來越嚴格。

發明內容

本發明的目的是要在芳綸纖維上利用共軛效應生長高效的脫硝抗硫Mo/Zr-MOF催化劑的制備方法。使用含N、S元素的有機配體合成Mo/Zr-MOF，然后在N₂氛圍下煅燒進而實現N、S元素的雙摻雜，N、S位點吸附NO的能力比C強，因此脫硝性能增加。催化劑具有脫硝能力的本質是吸附氣流中的NO與NH₃進行氧化還原反應，為反應提供位點。N、S位點吸附NO的能力強故脫銷性能更好。利用這種協同效應使負載Mo/Zr-MOF的芳綸濾料脫硝抗硫能力優于單獨負載Mo-ZrO_x芳綸濾料。煅燒過后的有機配體變為碳結構骨架同時存在大量的共軛結構，這些共軛結構會與芳綸上的共軛結構產生共軛效應，使Mo/Zr-MOF在芳綸纖維負載均勻且牢固。以芳綸纖維為催化劑載體，利用共軛效應生長制備高效的Mo/Zr-MOF脫硝抗硫催化劑的復合材料。

本發明采用的技術方案是：

（1）將MoCl₅、Zr(NO₃)₄金屬前驅體鹽在劇烈攪拌下溶于30℃的N,N-二甲基甲酰胺中；

（2）將苯三甲酸在劇烈攪拌下溶于30℃的N,N-二甲基甲酰胺中（DMF）；

（3）將步驟（1）、（2）得到的溶液裝入聚四氟乙烯反應釜中，并劇烈攪拌30min，

（4）將步驟（3）的反應釜置于溫度為120℃的烘箱中持續反應12h。取出

待自然冷卻后，進行抽濾操作且用去離子水洗滌2-3次，置于100℃的烘箱中干燥6h，從而得到Mo/Zr-MOF前驅體；

（5）將步驟（4）得到的Mo/Zr-MOF放置在管式爐中，在N₂氣氛和400-500℃下煅燒4h得到Mo/Zr-MOF；