[发明专利]一种多孔碳材料SO2电化学氧化催化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种多孔碳材料SO₂电化学氧化催化剂及其制备方法和应用，具体是通过对无定型碳材料进行预处理、掺杂和两次热处理的过程获得疏松多孔无金属的碳材料催化剂。通过恒电位、动电位过程，测试制备催化剂的SO₂电化学氧化能力及外加电位时催化剂对SO₂的原位响应；测试表明这种催化剂有明显脱硫效果。由无定型碳材料制备得到的多孔碳材料催化剂，微孔面积增加33％‑40％，微孔孔容增大28％‑30％；外孔面积增加55％‑60％，总比表面积增大48％‑50％，并在多孔碳材料催化剂表面掺杂了一些元素，修饰了一些官能团。该催化剂恒定电位下SO₂电化学氧化效果好，在气相、液相SO₂电化学氧化领域有巨大的应用潜力，对解决日益严峻的SO₂污染问题有积极意义。

技术领域

本发明涉及电化学氧化脱硫领域，具体是关于一种有SO₂电化学氧化能力的导电吸附催化的多孔碳材料及其制备方法和应用。

背景技术

SO₂是当前主要大气污染物之一，主要源于化石燃料的燃烧，如电厂和锅炉排放的烟气等。传统的烟气脱硫技术主要是利用碱性吸收剂捕捉并用化学法脱除烟气中的SO₂；这些脱硫工艺处理后的尾气中含硫量仍然较高，而进一步深度脱除SO₂困难且不经济，所以研究电化学氧化深度脱硫具有重要意义。

当前有关电化学氧化脱硫的研究多集中在液相脱硫体系；而Junxiang Zhai 等研究设计了一种气相脱硫净化器装置，为气相高效脱硫提供了新思路 (Junxiang Zhai,MingHou,Dong Liang,et al.Investigation on the electrochemical removal of SO₂inambient air for proton exchange membrane fuel cells[J].Electrochemicalcommunications,2012,18,131-134.)；当前有关SO₂电化学催化氧化机理的探索以及催化剂的研究主要集中在贵金属脱硫催化剂，其中Pt 类催化剂被认为是脱硫性能较优的SO₂电化学氧化催化剂，如文献(David E Ramaker,Daniel Gatewood,Anna Korovina,YannickGarsany,Karen E. Swider-Lyons.Resolving Sulfur Oxidation and removal from Ptand Pt₃Co electrocatalysts using in suit X-ray Absorption Spectroscopy[J].J.Phys.Chem.C, 2010,114,11886-11887.Olga A.Baturina,Benjamin D.Gould,AnnaKorovina, Yannick Garsany,Richard Stroman,Paul A.Northrup.Production ofSO₂Adsorption on Fuel Cell Electrocatalysts by Combination of Sulfur K-EdgeXANES and Electrochemistry.)所述。然而，利用贵金属催化剂脱除废气中的SO₂或者净化空气，缺乏一定的经济可行性，因此研究非贵金属的脱硫催化剂对于电化学氧化脱硫技术的应用具有重要现实意义，对解决日益严峻的SO₂污染问题有重要的影响。