[发明专利]一种低温吸附NOx有序介孔CMK-3负载K/Mo吸附剂及其制备方法

说明书

一种低温吸附NOx有序介孔CMK‑3负载K/Mo吸附剂及其制备方法属于材料制备、环境净化和烟气处理技术领域。使用硬模板法，以蔗糖作为炭源，SBA‑15为模板制备有序介孔CMK‑3载体，并通过原位法将钾和钼有效地负载在有序介孔CMK‑3吸附剂上。主要包括以下步骤：1)采用水热合成法制备模板剂SBA‑15；2)以SBA‑15为模板，制备载体材料CMK‑3；3)采用浸渍法将K和Mo负载于CMK‑3制备CMK‑3负载K/Mo吸附剂。所制得吸附剂能够在较低温下，高效地消除NOx气体。本发明具有能耗低、操作简便、反应条件温和、以及可减少二次污染等优点，在燃煤电站，钢铁厂及硝酸厂等尾气NOx净化方面具有良好的应用前景。

技术领域

本发明涉及大气污染物治理领域，具体涉及有序介孔炭吸附去除氮氧化物(NOx)的吸附剂制备，本发明提供了一种高比表面积、结构高度有序的介孔CMK-3负载K/Mo复合吸附剂及其制备方法，并将其应用于吸附氮氧化物。

背景技术

近些年来，我国经济发展迅速，工业化进程逐步加深，随之带来了严重的环境污染问题，特别是雾霾天频现使人们对环保的关注度日益提升。相较于二氧化硫(SO₂)，氮氧化物(NOx)自上世纪80年代以来，才逐渐受到关注。目前，我国氮氧化物排放总量为世界第一，2013年达到了2227.4万吨，并预测将在2020年超过3000万吨。工业排放占到了NOx总量的70％以上，主要由煤炭燃烧产生。而煤炭作为我国最为主要的一次能源，在发电、供暖及工业领域的动力设备以及部分地区的日常生活中，占有很大的比例。近年来，随着我国电力需求大幅增长，煤炭的消耗量也急剧上升，NOx排放总量也不断扩大。因此氮氧化物的减排受到了人们极大的关注。

碳材料吸附法操作简单，是控制低浓度NO排放的有效方法之一。为了提高其吸附性能，制备了一系列碳质材料，如活性炭(AC)、活性炭纤维(ACF)、单壁碳纳米管(CNT)和石墨烯(GR)。有序介孔碳(OMC)是一种具有高比表面积和大孔道的新型碳质材料。与AC相比，OMC具有可调和均匀的中孔结构，在传质和内表面方面具有独特的性能，将其用于NOx的吸附，展现了很好的性能。

本项目的实施得到国家自然科学基金(编号：21277008)、国家自然科学基金(编号：20777005)和国家重点研究开发计划(编号：2017YFC0209905)的资助。

发明内容

本发明提供了一种高比表面积、结构高度有序的介孔CMK-3负载K/Mo复合吸附剂。用在含NO(500ppm)和O₂(5％)的N₂的吸附中，得到了很好的去除效果，NO在常温下的吸附量可以达到144.5mg/g，远远大于其他材料的吸附能力。此外，本发明所提供的吸附剂具有很好的重复利用性能，在0–400℃会迅速释放其吸附的NOx，再生利用率为98.2％，所有这些性能将会有巨大的应用价值。

为了达到上述目的本发明采用了如下的技术方案：

一种低温吸附NOx有序介孔CMK-3负载K/Mo吸附剂是由碱金属K、稀土元素Mo和有序介孔CMK-3载体组成。

一种低温吸附NOx有序介孔CMK-3负载K/Mo吸附剂中的载体介孔CMK-3的作用是吸附NOx，同时为碱金属提供基体，使K/Mo分散均匀，提高利用率。

一种低温吸附NOx有序介孔CMK-3负载K/Mo吸附剂中负载的碱金属K的作用是提供更多的碱性位点，使NOx更容易被吸附。

一种低温吸附NOx有序介孔CMK-3负载K/Mo吸附剂中K负载的量与载体介孔CMK-3的摩尔比例为：0.1/100–5/100。

一种低温吸附NOx有序介孔CMK-3负载K/Mo吸附剂中负载的稀土元素Mo的作用是促进碱性位点的活性，使NOx更容易被吸附。