[发明专利]含过渡金属和碳的催化剂的循环再生方法及其制备的再生催化剂颗粒材料

说明书

本发明公开了一种含过渡金属和碳的催化剂的循环再生方法及其制备的再生催化剂颗粒材料，包括此催化剂催化失活后再生的步骤，即将失活的催化剂与一种再生液进行混合，再置于密闭抗压容器内进行加温加压的再生处理。再生后的催化剂仍有一定的催化性能，而且在它再一次失活后，仍可以使用以上方法继续进行再生。本发明工艺是一种新型、简单、高效再生含过渡金属和碳的催化剂的方法，相比常用的填埋、焚烧等危废处理方法，本发明方法将催化失活后的含过渡金属和碳的废物进行循环再生，既对环境友好、达到资源重复利用的目的，又降低了运行成本，相比常用的催化剂合成后高温活化，本发明方法无需活化步骤，节约能耗。

技术领域

本发明涉及一种催化剂循环再生方法，特别是涉及一种含金属和碳的催化剂循环再生方法，应用于催化剂循环利用和含有过渡金属的危险废物处理技术领域。

背景技术

催化剂在制药、石化和环保等化工领域中扮演着至关重要的角色。据统计,有超过90％的化工过程都需要有各类催化剂的参与。因此，设计和制备高效的催化剂是广大研究工作者普遍关注的问题。在几十年的发展中，化工及能源环保业产生了应用最多的五大类催化剂，即：固体酸碱催化剂、沸石分子筛催化剂、金属催化剂、非金属催化剂以及半导体催化剂。在这些复杂多样的催化剂中，过渡金属得到了最广泛的应用，如通过铁、锰、镍、铜、锌、钒、钛、铬、钨、铯中等的一种或者几种组合使用，来催化烯烃环氧化反应、催化燃烧丙酮和甲苯、催化碳氢键活化的三氟甲基化、催化邻二氯苯等等。可以说，过渡金属在催化领域的使用极大的加速了化工发展的进程。

同时，随着过渡金属的逐渐开发使用，非金属碳材料由于具有大的比表面积和孔体积、化学惰性、良好的机械稳定性、可调节的物理/化学性质、环境友好和价格低廉等特点，被研究员开发为吸附剂、分离剂和催化剂载体。新型碳材料如活性炭、石墨烯、氧化石墨烯、碳纳米管等催化作用有限，对他们的调控通常使用过渡金属原子掺杂来提高其催化活性。

目前，含过渡金属和碳的催化剂应用最为广泛。在化工生产中，可催化合成气加氢转化制低碳醇，即催化两种温室气体(CH₄/CO₂)转化为可用于清洁能源生产的合成气(H₂/CO)，此催化合成方法被认为是极具前景的先进技术。此外，在新能源方面，含过渡金属和碳的催化剂具有电催化氧还原和析氧催化活性，是燃料电池中阴极催化剂的重要研究对象。在环保领域，含有过渡金属和碳的催化剂在选择性催化还原(SCR)NO的技术应用中，表现出对NO高效的催化还原性能。可以说，因其催化效果显著，对含过渡金属和碳的催化剂的使用不仅广泛而且是大量的。

但是当此类催化剂失活后，这些含有过渡金属的危险废物堆积在室外不仅会破坏土壤环境及大气环境，还会造成水体污染。目前，危废集中处理工作还处于探索阶段。一方面大多数的废物没有被进行集中处理，依旧使用传统的方式来进行管控与处置。另一方面由于危废处理设备十分陈旧，需要投入大量的资金和精力进行维护，导致危废处理的成本居高不下，也因此加大了企业的生产成本。

因此，急需寻找一种新技术手段，以解决目前含过渡金属和碳的催化剂失活后处理中的多个问题，包括环境污染问题、处理成本高的问题、处理技术不完善的问题、资源浪费问题。

发明内容

为了解决现有技术问题，本发明的目的在于克服已有技术存在的不足，提供一种含过渡金属和碳的催化剂的循环再生方法及其制备的再生催化剂颗粒材料，重复利用过渡金属资源、降低企业运行成本，解决目前含过渡金属和碳的催化剂失活后处理中的多个难题，使得失活后的催化剂在保证催化性能的基础上再生，从而实现催化-再生-催化的循环使用，减少环境压力，降低了催化剂催化反应的成本，减少资源浪费，实现综合效益。

为达到上述发明创造目的，本发明采用如下技术方案：