[发明专利]一种β-FeOOH@MXene纳米复合材料催化剂的制备方法

说明书

本发明公开了一种β‑FeOOH@MXene复合催化剂粉末合成方法。所述制备方法包括以下几个部分：1)用氢氟酸刻蚀Ti₃AlC₂粉末，再经过大功率超声、离心制得MXene少层分散液；2)将FeCl₃溶液加入到1)中制得的MXene中，充分搅拌混匀；3)将2)中混合液倒入水热釜中，采用一步水热法制备β‑FeOOH@MXene杂合纳米粒子，经真空抽滤、洗涤、真空干燥后得到最终的催化剂粉末。本发明所述方法制备的催化剂，对亚硝酸盐的催化氧化效率高，可以很好地解决UV‑热/H₂O₂氧化结合双区域吸收的综合方法协同去除SO₂和NO_x的反应塔尾部废液中残留的NO₂^‑问题，而且处理流程简单、无附加能耗、效果稳定，并可多次循环使用，具有良好的环境效益和经济效益，有广阔的应用前景。

技术领域

本发明属于化学化工、催化功能制备技术领域，具体涉及一种具有高效催化氧化亚硝酸盐的催化剂合成方法及应用。

背景技术

随着工业的发展和人们生活水平的提高，对能源的渴求也不断增加，我国目前能源结构和电力结构中仍以煤炭作为主要能源消耗。燃煤烟气中含有各种有害污染物，包括SO₂、NO_x等，对大气环境造成极其严重的危害。

基于工业锅炉和熔炉运营成本高，烟气条件多变等问题，近些年来，开发出适用于低负荷工业锅炉，能协同脱除SO₂和NOx的经济高效的方法。该方法由三部分组成：1)初始吸收器使用NH₄OH预吸收SO₂；2)采用UV-热/H₂O₂混合催化反应器，利用羟基自由基(HO·)氧化NO：(3)利用(NH₄)₂SO₃，使用主吸收器吸收产生的NO₂，得到主要产物为NH₄NO₂和(NH₄)₂SO₄。由于前端(NH₄)₂SO₃吸收剂的使用，该工艺最后会产生大量的NO₂^-(～400mg/L)，导致废水的高毒性和高不稳定性。在2017年，世界卫生组织国际癌症研究机构已将在导致内源性亚硝化条件下摄入的亚硝酸盐列在2A类致癌物清单中。亚硝酸盐类食物中毒会引起乌嘴病、高铁血红蛋白症等，成为危害人类健康的一大元凶。由于脱硝脱硫工艺后端出现的亚硝酸盐无法得到很好的解决，处理水中的亚硝酸盐成为近些年的热点问题。

发明内容

针对当前UV-热/H₂O₂氧化结合双区域吸收的综合方法来协同去除SO₂和NOx的反应塔中尾部废液中残留的NO₂^-问题，本发明拟通过合成一种能够快速将NH₄NO₂转化为NH₄NO₃的新型纳米复合材料催化剂，降低水体毒性；并且，严格控制催化剂表面活性粒子浸出率，避免水体的二次污染。在完成对NO₂^-氧化过程后，将塔底部的(NH₄)₂SO₄-NH₄NO₃进行脱水，蒸发结晶成复合肥料，实现绿色经济可持续发展。该催化剂制备方法包括：MXene少层分散液的制备、β-FeOOH@MXene复合纳米材料的制备、β-FeOOH@MXene复合薄膜的应用。

本发明的第一个目的在于提供这种具有高效催化氧化亚硝酸盐的催化剂的制备方法，该方法涉及的工艺简单，且无毒、环境友好，适合推广应用。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：