[发明专利]一种碳化钼（MoC）硫化氢选择性氧化脱硫催化剂及其制备方法

说明书

本发明涉及一种碳化钼(MoC)硫化氢选择性氧化脱硫催化剂及制备方法，属于催化剂合成技术领域。其特征在于所述的催化剂为氮掺杂碳上负载碳化钼(MoC),具体制备步骤为：先通过一次热处理制备出碳化二钼(Mo₂C),然后将Mo₂C与石墨相氮化碳混合后进行二次热处理制备出催化剂。所述的催化剂在较低温度范围(100‑250℃)实现硫化氢选择性氧化脱硫，具有良好的硫收率(190℃硫收率即可高于98％)及较高的硫选择性(100‑190℃其硫选择性高于99％)。

技术领域

本发明涉及一种碳化钼(MoC)硫化氢选择性氧化脱硫催化剂及其制备方法，属于催化剂合成技术领域。

背景技术

硫化氢(H₂S)是一种有毒、散发强烈臭鸡蛋味的刺激性气体，在垃圾处理厂废气、含硫天然气和煤气、油田开发、食品工业及污泥处理厂的废气中广泛存在，是酸性气态污染物之一。目前，Claus工艺是国内外该领域应用较广泛的工业化脱硫技术，其特点是：流程简单、设备少、占地少、投资省、回收硫磺纯度高。一般Claus尾气吸收要经过尾气焚烧炉，通过吸收塔，在吸收塔内用石灰乳溶液或稀氨水吸收，生成亚硫酸氢钙或亚硫酸氢铵，然后通过向溶液中通空气，转化为石膏或硫酸铵，达到无害处理。但是由于受化学平衡的限制，常规Claus工艺两级催化转化的硫回收率为90-95％，三级转化也只能达到95-98％。为了进一步提高硫的回收率，降低尾气中硫化物的排放量，世界各地积极开发多种脱硫方法高效去除工业排放残余的硫化氢气体。

LO-CAT脱硫法的原理是硫化氢在碱性溶液中被络合铁氧化成元素硫，但存在着吸收液处理等一系列问题(参见天然气与石油，2009，27(5)：28-32，64.)。硫化氢燃料电池法在不需要外界输入净能量的情况下回收硫化氢中的硫，同时能将硫化氢氧化时的化学能直接转化为电能，但仍面临着电解质膜成本过高以及电极性能提高等问题(参见天然气与石油，2009，27(5)：28-32，64.)。Super Claus工艺是目前最成功、应用最广的直接氧化类工艺，它通过改变以往单纯提高硫化氢与SO₂反应进程，在传统Claus转化后，使用新型硫化氢选择性氧化催化剂,以此来改进Claus工艺的硫回收技术(参见化工环保,2018, 38(05):105-110.)。

Super Claus工艺中运用到的硫化氢选择性催化氧化技术受热力学平衡的限制相对较小，其理论转化率可达100％，在催化剂上硫化氢和空气可直接被氧化为元素硫(参见环境科学，2012，33(8)：2909– 2916.)，无需对硫化氢进行富积和解吸,工艺先进,过程简单，并且该反应是放热反应,含量达到一定程度时就无需要外部供热,上述优点表明硫化氢选择性催化氧化具有良好的应用前景。新型硫化氢选择性催化氧化催化剂备受关注，可以概括为两类，分别是非负载性和负载型，非负载型催化剂对硫化氢的脱除具有很好的效果,但是由于比表面积低以及稳定性较差，在工业上应用受到了限制。负载性催化剂具有较大的比表面积以及单位体积比较高等优点受到了研究人员关注，包括碳体系、SiC载体体系、分子筛体系、氧化物体系及柱撑黏土体系等。

常用的碳体系催化剂载体主要有活性炭、碳纳米管和碳纳米纤维等，负载活性组分或进行改性后具有较好催化性能，然而该体系催化反应的选择性及热稳定性不高。氮掺杂可以调控碳材料的表面酸碱性，提

高碳脱硫催化剂的转化率，对碳材料进行氮掺杂以提升材料的硫化氢选择性氧化催化性能具有吸引力 (参见ChemCatChem,2015,7,2957)。碳化钼(MoC)作为过渡金属碳化物碳不仅具有类贵金属性质，而且还具有高熔点、高稳定性和耐硫、耐氮、耐焙烧等优良的性能，使其在多种催化领域得到了广泛的应用，但在硫化氢选择性氧化方面鲜有报道，所以在氮掺杂的碳材料上负载碳化钼(MoC)具有吸引力。

发明内容

为克服现有硫化氢选择性氧化催化剂存在的选择性不高,反应温度较高等缺点，本发明的提供了一种较低温条件下活性好、选择性高的硫化氢选择性氧化脱硫催化剂及制备方法。