[发明专利]一种蜂窝状堇青石基氧化铈纳米管脱硫剂的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及气体净化领域，具体涉及一种堇青石基脱硫剂的制备方法。

背景技术

SO₂具有弱酸性，易与其他大气污染物结合，形成光化学烟雾、酸雨等污染，给人体健康带来了严重危害。目前SO₂的人为排放来源于以煤、石油为燃料的火力发电厂、工业锅炉厂、金属冶炼厂、造纸厂的生产过程以及垃圾焚烧、生活取暖等工业行为。其中火力发电厂化石燃料燃烧是目前产生SO₂的最主要来源，约占其总排放量的一半。在煤及石油等化石燃料燃烧的过程中，大量的污染物如SO₂、NO_X、CO、CH_X及飞灰、粉尘颗粒等随烟气一起排出。但是由于烟气的成分复杂，处理难度大，净化工艺繁琐，所以控制烟气中SO₂排放已成为我国相当长时期的主要任务。目前世界各国开发、研究和使用的SO₂排放控制技术超过200种，可根据脱硫工艺在煤炭等化石燃料燃烧过程中的位置，将SO₂排放控制方法分为燃烧前、燃烧中和燃烧后脱硫。而燃烧后脱硫中的干法脱硫，由于具有操作简单、成本低、无二次水污染、投资少等特点，具有很好的应用前景。

目前，干法工艺所涉及的催化剂主要有活性炭(焦),CuO/Al₂O₃和Na₂O/Al₂O₃催化剂，它们在不同的温度范围内都体现出较高的脱硫能力。但是由于这些催化剂具有颗粒状结构，流体阻力大、易被烟气粉尘堵塞，使得工业化应用比较困难。蜂窝状催化剂不仅能够克服上述问题，而且传质效率高、放大效应小、易装卸，已被广泛用于汽车尾气处理、烟气中氮氧化物的脱除、内燃机等催化助燃及其它化学反应工程。而蜂窝状堇青石因其良好的机械性能和热稳定性而被广泛用作催化剂第一载体。若将活性组分负载于堇青石表面可进一步提高其催化性能。

目前与脱硫相关的研究主要集中在将具有催化活性的过渡金属氧化物负载于活性炭基材料表面，对材料表面进行修饰改性进而提高现有材料的脱硫性能。这种修饰工艺一方面可以充分利用活性炭基材料发达的孔隙结构以实现催化剂颗粒的高效负载；另外一方面，引入的过渡元素金属氧化物可作为催化活性位点，提高对SO₂的选择性吸附进而提高脱硫剂的脱硫性能。研究表明：Cu、Cr、Fe、Ni、Co、Ce的氧化物能使SO₂有效脱除，而且它们作为吸附剂也可实现有效再生。在上述过渡金属氧化物中，氧化铈（CeO₂）因具有良好的催化性能，储量丰富、结构稳定、不易烧结等优点，被认为是最具有工业应用前景的脱硫催化剂负载材料。

发明内容

本发明目的是针对本领域存在的不足之处，提出一种蜂窝状堇青石基氧化铈纳米管脱硫剂的制备方法。

本发明的另一目的是提出制备所得到的蜂窝状堇青石基氧化铈纳米管脱硫剂。

为实现本发明目的的技术方案为：

一种蜂窝状堇青石基氧化铈纳米管脱硫剂的制备方法，该方法包括以下步骤：

a)以蜂窝状堇青石为基底制备氧化锌纳米棒阵列：分别配制硝酸锌与六次甲基四胺溶液，等体积混合均匀，将蜂窝状堇青石基底浸入混合溶液中，在90℃-200℃进行水热合成，制备得到氧化锌纳米棒阵列；

b)蜂窝状堇青石基氧化铈纳米管脱硫剂的制备：将已生长氧化锌纳米棒阵列的堇青石基底放入硝酸铈溶液中，在90℃-160℃进行水热合成。

其中，所述蜂窝状堇青石基底目数300-400cpsi。所述蜂窝状堇青石基底可采用市售的堇青石载体。

为具有好的分布效果，所述蜂窝状堇青石基底先进行清洗。例如，将蜂窝状堇青石用10%-15%的盐酸煮沸加热0.5-1h。用去离子水将盐酸清洗干净，并用AgCl检测洗液，直至盐酸全部清洗干净。烘干，并浸入乙醇溶液准备待用。

通过预铺晶种可以调节纳米管阵列的密度。因此优选地，所述步骤a）中，蜂窝状堇青石首先使用醋酸锌胶体或硝酸锌与六次甲基四胺混合溶液进行表面预铺设晶种。预铺设晶种可采用本领域常规的方法，例如：