一种多酸功能化富氮多孔碳及其制备方法和应用.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN114790001A(43)申请公布日2022.07.26(21)申请号202210484502.0(22)申请日2022.05.06(71)申请人河南农业大学地址450000河南省郑州市文化路95号(72)发明人黄岩王竞侦聂兆君马双龙郝晓倩(74)专利代理机构北京高沃律师事务所11569专利代理师马丛(51)Int.Cl.C01B32/348(2017.01)C01B32/318(2017.01)B01D53/52(2006.01)B01D53/81(2006.01)B01J21/18(2006.01)B01J21/20(2006.01)权利要求书1页说明书7页附图3页(54)发明名称一种多酸功能化富氮多孔碳及其制备方法和应用(57)摘要本发明属于大气污染控制技术领域，具体涉及一种多酸功能化富氮多孔碳及其制备方法和应用。本发明将多酸类化合物、水和大环化合物混合进行超声，得到包合物；所述多酸类化合物包括多金属氧酸盐和多金属氧酸盐单体中的一种或几种；将所述包合物、含氮化合物、活化剂和碳源混合进行碳化反应，得到多酸功能化富氮多孔碳。本发明提供的制备方法步骤简单，便于操作，产品收率高，成本低廉，具有良好的经济价值和社会效益。本发明制备得到的多酸功能化富氮多孔碳不仅适用于中低温条件，而且还具有高传质特性，可以实现硫化氢的高效脱除。CN114790001ACN114790001A权利要求书1/1页1.一种多酸功能化富氮多孔碳的制备方法，包括以下步骤：(1)将多酸类化合物、水和大环化合物混合进行超声，得到包合物；所述多酸类化合物包括多金属氧酸盐和多金属氧酸盐单体中的一种或几种；(2)将所述包合物、含氮化合物、活化剂和碳源混合进行碳化反应，得到多酸功能化富氮多孔碳。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述多酸类化合物和大环化合物的质量比为1：0.0005～2000；所述多酸类化合物和水的质量比为1：0.0001～300；所述包合物和含氮化合物的质量比为1：0.0025～300；所述包合物和活化剂的质量比为1：0.0025～300；所述包合物和碳源的质量比为1：0.0025～300。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述碳化反应的温度为300～1000℃，时间为0.5～10h。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述大环化合物包括环糊精、杯芳烃、冠醚、柱芳烃和葫芦脲中的一种或几种；所述多金属氧酸盐包括磷钨酸、磷钼酸、硅钨酸和硅钼酸中的一种或几种；所述多金属氧酸盐单体包括钨酸钠、钼酸钠和钼酸铵中的一种或几种。5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述含氮化合物包括有机含氮化合物和无机含氮化合物中的一种或几种；所述活化剂包括碱金属碳酸氢盐和碱金属氢氧化物中的一种或几种；所述碳源为有机碳源。6.权利要求1～5任一项所述的制备方法制备得到的多酸功能化富氮多孔碳。7.根据权利要求1所述的多酸功能化富氮多孔碳，其特征在于，所述多酸功能化富氮多孔碳中的富氮多孔碳的氮含量为0.5％～10％；所述富氮多孔碳的比表面积为100～2000m2/g；所述富氮多孔碳的孔径为1～50nm。8.权利要求6～7任一项所述的多酸功能化富氮多孔碳在硫化氢脱除及转化中的应用。9.根据权利要求8所述的应用，其特征在于，包括以下步骤：将多酸功能化富氮多孔碳填充到石英管中，构建固定床反应器，通入待处理的混合气，进行硫化氢脱除并转化为硫单质。10.根据权利要求8所述的应用，其特征在于，所述混合气的空速为3000～50000mL/(g·h)。2CN114790001A说明书1/7页一种多酸功能化富氮多孔碳及其制备方法和应用技术领域[0001]本发明属于大气污染控制技术领域，具体涉及一种多酸功能化富氮多孔碳及其制备方法和应用。背景技术[0002]硫化氢(H2S)是一种广泛存在于多种工业气体(天然气、沼气等)以及工业活动(燃油加氢、垃圾填埋等)中的恶臭酸性气体，其强烈的腐蚀性和毒性，不仅会导致工业设备及管路的严重腐蚀，增加运行维护成本，也会对相关从业人员的生命健康构成极大威胁。此外，硫化氢经燃烧反应会转化成二氧化硫，继而会导致酸雨，是大气污染的原因之一。因此，硫化氢的高效脱除及转化是工业安全生产的关键一环。[0003]当前的脱硫工艺分为干法和湿法两类。干法脱硫主要是利用碳材料、分子筛和金属氧化物等多孔材料通过吸附或催化氧化的方式进行脱硫。干法脱硫具有灵敏度高、基本无腐蚀、适用条件广、操作简单且运行成本低等优势，但是由于工业气体中存在CO2等酸性气体，常见的物理吸附或酸碱反应不易实现硫化氢的高效脱除。与传统碳相比，富氮多孔碳(NPC)不仅具有大比表面积和丰富孔结构等结构属性，还具有增强的碱性位