[發(fā)明專利]一種高表面積高分散氧化錳包覆氧化鋁固氟劑的制備方法及應(yīng)用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110756073.3
• 申請日: 2021-07-05
• 公開（公告）號: CN113318590B
• 公開（公告）日: 2022-12-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 徐秀峰;王麗梅;潘燕飛;李昱琳;隋竹銀
• 申請（專利權(quán)）人: 煙臺大學(xué)
• 主分類號: B01D53/81
• 分類號: B01D53/81;B01D53/68
• 代理公司: 煙臺雙聯(lián)專利事務(wù)所(普通合伙) 37225
• 代理人: 姜宏藝

本發(fā)明涉及一種高表面積高分散氧化錳包覆氧化鋁固氟劑的制備方法及應(yīng)用，以葡萄糖為原料合成碳球，在碳球表面水熱合成AlOOH，然后在空氣中焙燒除去碳球，制得氧化鋁。在氧化鋁中，加入六亞甲基四胺和硝酸錳的水溶液，在自壓釜內(nèi)轉(zhuǎn)動反應(yīng)，獲得氧化錳前驅(qū)物包覆AlOOH。然后，在空氣中焙燒，制得高表面積高分散氧化錳包覆氧化鋁固氟劑。本發(fā)明制備的固氟劑用于分解電子工業(yè)排放的三氟化氮廢氣，固氟劑的反應(yīng)活性更高，本發(fā)明的應(yīng)用更有助于實(shí)現(xiàn)氟資源的回收。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種氧化錳包覆氧化鋁固氟劑的制備方法以及所述固氟劑的應(yīng)用，所述固氟劑主要用于分解電子工業(yè)排放的三氟化氮（NF₃）廢氣。

背景技術(shù)

NF₃是電子工業(yè)使用的新型刻蝕氣和清洗氣，其溫室效應(yīng)潛值為17200。使用后的NF₃廢氣如直接排放到大氣中，將對生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重危害。現(xiàn)行的NF₃廢氣處理方法主要包括：高溫煅燒法、催化水解法以及無水分解法等。其中，高溫煅燒法要求處理溫度達(dá)到1000°C以上才能得到較高的NF₃分解率，能耗非常高。催化水解法是在催化劑的作用下NF₃與水反應(yīng)生成HF氣體[Takubo等. Catal. Commun., 2009, 11, 147-150; Jeon等, Chem. Commun., 2003, 1244-1245]，其主要缺點(diǎn)是HF氣體遇水生成氫氟酸，對反應(yīng)器有強(qiáng)腐蝕作用。而無水條件下NF₃與金屬氧化物（固氟劑）之間直接反應(yīng)，不產(chǎn)生強(qiáng)腐蝕性的HF氣體，操作簡單，并且NF₃中的氟元素以金屬氟化物（有用的化學(xué)品，如用作冶煉行業(yè)的助熔劑）的形式被固定下來，可實(shí)現(xiàn)氟資源的回收。

Vileno等人[Chem. Mater., 1996, 8, 1217-1221]報(bào)道了無水條件下NF₃的分解反應(yīng)，400°C下NF₃可在Al₂O₃上完全分解（2NF₃+Al₂O₃=NO+NO₂+2AlF₃），但Al₂O₃的反應(yīng)活性很低。這是因?yàn)椋篈l₂O₃與NF₃反應(yīng)時(shí)，表層Al₂O₃逐漸轉(zhuǎn)化成了高致密的AlF₃，導(dǎo)致固氟劑孔道逐漸變窄，NF₃氣體擴(kuò)散越來越慢，內(nèi)層的Al₂O₃難與NF₃反應(yīng)（產(chǎn)物的外層為AlF₃，內(nèi)層仍是Al₂O₃），導(dǎo)致固氟劑的反應(yīng)活性不高。

本課題組研究表明：在Al₂O₃表面負(fù)載Fe₂O₃、Co₃O₄、NiO或Mn₂O₃等過渡金屬氧化物，由于表面/基體之間的氟/氧交換效應(yīng)使固氟劑的反應(yīng)活性顯著提高[徐秀峰等，J. Nat. Gas Chem., 2010, 19(5), 463;J. Environ. Chem. Eng., 2019, 7(3), 103192]。