[发明专利]一种纳米功能化石墨烯超低汞触媒及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于纳米新材料及化学催化技术领域，尤其涉及一种新型石墨烯超低汞催化剂及其制备。

背景领域

近年，国家工信部及国家环保部于2010年明确要求电石法聚氯乙烯企业要求实现催化剂触媒低汞化，2012年低汞触媒使用率要达到50％，2015年达到100％，在2020年左右实现低汞触媒固汞化，最后实现无汞化。

经研究发现，传统低汞触媒催化剂制备工艺与方法中，氯化汞的重量百分比最低为2.5％，且使用寿命短、催化转化率不稳定、汞流失严重等。以上原因导致催化剂极易失活造成运行成本增加、汞排放量升高、严重污染环境。

而石墨烯是新兴材料，它由单层六边形碳原子连接而成的二维平面超共轭碳材料，具有理想的晶格结构和独特的光学、电学、热学和力学等性质，在光电、石油化工、生物医药和环境等领域有着广泛的应用前景。特别是在石油化工领域主要应用于吸附和催化。但目前尚未能实现高质量石墨烯的宏量制备，所以利用石墨烯的单原子厚度和二维平面结构提供的极大比表面积这一优势，对石墨烯进行功能化，例如合成石墨烯衍生物、表面官能团化、化学修饰、化学掺杂等，可以实现石墨烯及其相关材料更为广泛的应用。因此通过功能化石墨烯低汞触媒来克服现有产品存在的问题，并且可进一步降低触媒催化剂中氯化汞的重量百分比。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种制备简单、高效、绿色、经济且环保的一种纳米功能化石墨烯超低汞触媒及其制备方法，该汞触媒是由纳米氯化汞活性剂0.1％-2.5％、纳米氯化物复合增效剂1％-5％、纳米氯化稀土复合助剂1％-10％、纳米氯化钙稳定剂1％-10％、余量为功能化石墨烯载体制成，采用以功能化石墨烯为载体，在流化床内采用喷雾法浸渍纳米氯化汞活性剂、纳米氯化物复合增效活性剂、纳米氯化稀土助剂以及纳米氯化钙稳定剂复合液后即得到纳米功能化石墨烯超低汞触媒，利用本发明得到的纳米功能化石墨烯超低汞触媒的特性将传统低汞触媒中氯化汞含量由目前的2.5-6.5％降低到0.1-2.5％，催化转化效果好、热稳定性强、强度大、汞流失率低的优点，弥补了现有产品存在的缺陷。

本发明所述的一种纳米功能化石墨烯超低汞触媒，是由组分按重量百分比：纳米氯化汞活性剂0.1％-2.5％、纳米氯化物复合增效剂1％-5％、纳米氯化稀土复合助剂1％-10％、纳米氯化钙稳定剂1％-10％、余量为功能化石墨烯载体制成，所述功能化石墨烯载体为掺氯石墨烯、掺硫石墨烯或掺氮石墨烯，所述纳米氯化物复合增效剂为纳米氯化钡、纳米氯化锌中一种或两种混合物，所述纳米氯化稀土复合助剂为纳米氯化钐、纳米氯化钆、纳米氯化镧、纳米氯化铈中一种或任意几种的混合物。

所述一种纳米功能化石墨烯超低汞触媒的制备方法，按下列步骤进行：

a、纳米功能化石墨烯载体的预处理：将功能化石墨烯载体为掺氯石墨烯、掺硫石墨烯或掺氮石墨烯置于体积浓度为5％-20％的盐酸溶液中进行超声波预处理，超声频率为0.9-1.5MHz，处理时间为20-90min，预处理后的载体离心脱水，然后进行微波干燥，干燥温度控制在85-110℃，干燥至水含量小于1％；

b、配制纳米氯化汞活性剂浸渍液：将晶体氯化汞研磨细度至50-150纳米后，在溶解槽内配制含纳米氯化汞质量浓度为1％-20％的水溶液，搅拌温度20-50℃，搅拌转速为100-500r/min，搅拌时间40-60min；

c、配制纳米氯化物复合增效剂浸渍液：将晶体氯化物复合增效剂为纳米氯化钡、纳米氯化锌，研磨细度至50-150纳米后，在溶解槽内配置含有纳米氯化物复合增效剂为纳米氯化钡、纳米氯化锌中一种或两种混合物，质量浓度为1％-30％混合水溶液，搅拌温度20-50℃，搅拌转速为100-500r/min，搅拌时间30-120min；

d、配制纳米氯化稀土复合助剂浸渍液：将晶体氯化稀土复合助剂为纳米氯化钐、纳米氯化钆、纳米氯化镧或纳米氯化铈研磨细度至50-150纳米后，在溶解槽内配置含有纳米氯化稀土复合助剂为纳米氯化钐、纳米氯化钆、纳米氯化镧、纳米氯化铈中一种或任意几种的混合物的质量浓度为1％-30％混合水溶液，搅拌温度20-50℃，搅拌转速为100-500r/min，搅拌时间30-120min；

e、配制纳米氯化钙稳定剂浸渍液：将晶体氯化钙研磨细度至50-150纳米后，在溶解槽内配置含有纳米氯化钙质量浓度为1％-40％的水溶液，搅拌温度20-50℃，搅拌转速为100-500r/min，搅拌时间30-120min；