[发明专利]烧绿石复合材料及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种烧绿石复合材料及其制备方法和应用，属于酸性气治理和资源回收技术领域。其技术方案为：所述烧绿石复合材料的分子式为：La₂Fe_xZr_2‑xO₇，0≤x≤0.5，通过以下方法制备：1)前驱体金属盐溶液的制备；2)量取氨水加水稀释，配成缓冲溶液；3)将上述两种溶液以一定的速度同时滴入盛有蒸馏水的烧杯中，保持pH＝10±0.5，搅拌，陈化过夜，离心洗涤沉淀，于100‑130℃干燥10h以上制得前驱物材料；4)将前驱物材料于空气中800℃以上焙烧4‑6h，得到复合氧化物催化剂La₂Fe_xZr_2‑xO₇。本发明烧绿石复合氧化物材料结构稳定，组成与催化性能可灵活调控，制备方法简单易行，其在低温段能高效地转化H₂S，保持高的硫选择性，在高温段能完全分解NH₃，表现出优异的催化活性。

技术领域

本发明涉及酸性气治理和资源回收技术领域，具体涉及一种烧绿石复合材料及其制备方法和应用。

背景技术

随着全球能源需求的持续增长和清洁化石燃料的逐渐耗竭，越来越多的高含硫含氮油气资源被开采和利用。含硫和含氮燃料的直接燃烧会导致硫氧化物和氮氧化物污染排放。因此，精炼厂需要对这些油气燃料进行纯化，将其中的硫和氮转化为H₂S和NH₃，从而产生含氨酸性气。此外，煤化工行业也会产生这一酸性废气。

目前，工业上一般采用Claus工艺对酸性气中的H₂S和NH₃进行无害化处理，并回收硫磺。该工艺由热反应段和催化反应段组成，在热反应段，NH₃被氧化为N₂，同时三分之一的H₂S于高温(1000℃)下被O₂氧化为SO₂；在催化反应段，借助催化剂的作用，SO₂和剩余的H₂S在较低温度(200-350℃)下发生反应，生成硫单质和水：

4NH₃+3O₂→2N₂+6H₂O

H₂S+3/2O₂→SO₂+H₂O

SO₂+2H₂S→3/nS_n+2H₂O

现有技术虽然回收了含氨酸性气中的硫资源，却流失了含氨酸性气中蕴含的宝贵氢资源。H₂是一种高能量密度的清洁能源，也是一种重要的化工原料。目前，世界商用H₂有很大一部分来自化石燃料和醇类的裂解，成本和碳排放弊端不容忽视。因此，若能开发一种催化材料与方法，将含氨酸性气中的H₂S选择氧化为硫单质和水，而使NH₃分解为氮气和氢气，便能从酸性废气中回收硫磺和氢气，有望实现更高水平的环境效益和经济效益：

2H₂S+O₂→1/nS_n+H₂O

2NH₃→N₂+3H₂