一种纯相锆基脱硫催化剂及其制备方法与应用.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN113070053A(43)申请公布日2021.07.06(21)申请号202110327326.5C01G25/02(2006.01)(22)申请日2021.03.26B01D53/86(2006.01)B01D53/48(2006.01)(71)申请人福州大学地址350108福建省福州市福州地区大学城学园路2号(72)发明人梁诗景熊政刘福建江莉龙曹彦宁郑勇(74)专利代理机构福州科扬专利事务所(普通合伙)35001代理人李晓芬(51)Int.Cl.B01J21/06(2006.01)B01J35/10(2006.01)B82Y20/00(2011.01)B82Y40/00(2011.01)权利要求书1页说明书6页附图2页(54)发明名称一种纯相锆基脱硫催化剂及其制备方法与应用(57)摘要本发明公开一种纯相锆基脱硫催化剂，所述纯相锆基脱硫催化剂为纯四方相的规则纳米颗粒；所述纯相锆基脱硫催化剂利用溶剂热法，加热搅拌并且加入表面活性剂来达到金属的均匀分散，加入适量的沉淀剂促进结构的搭建，通过添加有机溶剂并且调控pH的策略，溶剂热反应后得到纯相锆基脱硫催化剂。本发明制备的纯相锆基脱硫催化剂呈现出高结晶度，规则的纳米颗粒结构，以介孔结构为主，有助于气体分子的传输扩散，其表面碱性位点的数量与强度得到有效调控；当反应温度为70℃时，COS的转化率高达100％，适用于高炉煤气、天然气等含羰基硫气体的低温催化水解脱硫。CN113070053ACN113070053A权利要求书1/1页1.一种纯相锆基脱硫催化剂，其特征在于：所述纯相锆基脱硫催化剂为纯四方相的规则纳米颗粒。2.如权利要求1所述的一种纯相锆基脱硫催化剂的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：(1)将有机溶剂与锆盐混合溶解在去离子水中，加入表面活性剂，充分搅拌至完全溶解，得到混合溶液；(2)将任意强碱或弱碱溶解在去离子水中，配置成浓度为0.1‑0.5M的碱液；(3)将碱液缓慢滴加至混合溶液中，调节混合溶液的pH为8‑12，并将混合溶液置于水热釜中进行水热反应得到催化剂粉末，水热反应温度为160‑200℃，时间为18‑24h；(4)将经过水热反应得到的催化剂粉末离心洗涤至滤液呈中性，冷冻干燥，通过机械压片成型，过40‑60目筛，制得纯相的氧化锆作为催化剂。3.如权利要求2所述的一种纯相锆基脱硫催化剂的制备方法，其特征在于：所述有机溶剂为丙三醇，乙二醇或异丙醇中的任一种。4.如权利要求2所述的一种纯相锆基脱硫催化剂的制备方法，其特征在于：所述锆盐为硝酸锆、氧氯化锆或硝酸氧锆中的任一种。5.如权利要求2所述的一种纯相锆基脱硫催化剂的制备方法，其特征在于：所述有机溶剂和锆盐按照摩尔比为2‑5:1进行混合。6.如权利要求2所述的一种纯相锆基脱硫催化剂的制备方法，其特征在于：所述表面活性剂为聚乙烯吡咯烷酮、十六烷基三甲基溴化铵、尿素或碳酸氢铵中的任一种。7.如权利要求2所述的一种纯相锆基脱硫催化剂的制备方法，其特征在于：所述表面活性剂的添加量与锆盐的质量比为1‑3:1。8.如权利要求2所述的一种纯相锆基脱硫催化剂的制备方法，其特征在于：所述碱液为氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化锂或氨水中的任一种。9.如权利要求1所述的一种纯相锆基脱硫催化剂应用在低温有机硫的水解催化反应中。2CN113070053A说明书1/6页一种纯相锆基脱硫催化剂及其制备方法与应用技术领域[0001]本发明涉及一种纯相锆基脱硫催化剂及其制备方法与应用，属于无机材料制备及应用技术领域。背景技术[0002]钢铁是关系国计民生的重要支柱产业，我国每年生铁产量近10亿吨。我国约85％生铁采用高生产率、低消耗、低成本和长寿命的高炉冶炼法，高炉炼铁的基本原理是将铁矿石、油、煤、焦炭等原料放入高炉中煅烧，利用造气生成的CO、H2将铁矿石中的氧化铁还原为生铁，因此在高炉炼铁过程会副产巨量的高炉煤气，仅2019年我国高炉煤气量超过1.5万亿立方米。羰基硫(COS)作为高炉煤气中气态硫化物的典型代表，其化学性质不活泼，在脱除上比较困难。工业上常用的COS脱除方法主要有加氢转化法、吸收法、氧化转化法、光解法、水解法，其中，水解反应(COS+H2O→CO2+H2S)以其温和的反应条件和高效的脱除效率在工业上被广泛应用。目前，最常见的中低温COS水解用到的催化剂是K/γ‑Al2O3，γ‑Al2O3本身具有一定的活性，浸渍碱性组分K后通过增强碱性中心进而再次提高水解活性，但是，K/γ‑Al2O3催化剂中负载的活性组分K易流失，同时容易腐蚀管道。同时，市场上也出现利用活性炭作为载体应用到COS水解反应中，但是硫化物及硫酸盐的沉积容易导致催化剂中毒，进而影响其使用寿命。因此，除了对