[发明专利]一种石墨烯促进型水滑石基脱硝催化剂及其制备方法

权利要求书

1.一种石墨烯促进型水滑石基脱硝催化剂，其特征在于，该催化剂的化学式为M²⁺₂Mg²⁺Al³⁺(O)；其中，M²⁺为Cu²⁺、Co²⁺、Ni²⁺、Mn²⁺中的一种或几种组合，M²⁺：Mg²⁺：Al³⁺的摩尔比为2:1:1；催化剂比表面积为80～110 m²/g，孔体积为0.3～0.4 cc/g，孔径分布为介孔分布；

该催化剂通过共沉淀法将水滑石纳米片负载于石墨烯表面，焙烧后得到。

2.一种权利要求1所述的石墨烯促进型水滑石基脱硝催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：  

（1）石墨的预氧化：依次将浓H₂SO₄、K₂S₂O₄和P₂O₅加入到烧瓶中，搅拌下加入石墨粉，最后在60～80^oC水浴锅中反应6～8小时，洗涤至中性，干燥、备用；其中石墨：浓H₂SO₄： K₂S₂O₄： P₂O₅的质量比为1：4～8：0.5：0.5；

（2）氧化石墨烯的制备：于四口烧瓶中量取浓H₂SO₄，在0～10^oC搅拌条件下依次将预氧化石墨粉和NaNO₃ 加入到浓 H₂SO₄ 中，并加入KMnO₄，搅拌反应60～90分钟；然后将烧瓶转移至35^oC的恒温水浴中，继续搅拌 30～60分钟；最后在搅拌中加入去离子水，控制反应温度于95～98^oC之间，继续搅拌30～60分钟；用3% H₂O₂ 30～50 ml处理反应液至呈现金黄色，然后趁热过滤，再用 5% HCl 和去离子水充分洗涤至滤液中无 SO4^2-；其中石墨：浓H₂SO₄： NaNO₃： KMnO₄的质量比为1：42：0.5：3，浓H₂SO₄： H₂O的体积比为1:2。

（3）M²⁺₂Mg²⁺Al³⁺(O)催化剂的制备：将1 g氧化石墨转移到到1L四口烧瓶中，用去离子水将其稀释500 ml，在搅拌条件下以100W～1000W频率超声0.5～2小时即得到分散均匀的氧化石墨烯胶体溶液，其质量浓度为2mg/ml；称取0.007 ～0.021 mol M²⁺ (NO₃) ₂·xH₂O，M²⁺是Cu²⁺、Co²⁺、Ni²⁺、Mn²⁺中的一种或几种组合， 0.0035～0.0105 mol Mg (NO₃) ₂·6H₂O，0.0035～0.0105 mol Al(NO₃) ₃·9H₂O溶解于100 ml去离子水中并倒入500 ml 氧化石墨烯胶体溶液中，搅拌30～60分钟并辅助超声；再将摩尔比 [Na₂CO₃]/[Al(NO₃)₃·9H₂O]=2，[NaOH]/[Na₂CO₃]=3.2的混合碱液滴到烧瓶中，保持30～50分钟，碱液滴加结束时溶液pH稳定在10±0.5；最后65^oC晶化4小时，离心、洗涤、60～80^oC烘干；将产品在马弗炉中500^oC空气气氛中焙烧4小时后得到催化剂表示为M²⁺₂Mg²⁺Al³⁺(O)。