CN113019367A - 用于脱汞的具有木材3D有序孔道结构的多孔Co3O4催化剂及其制备方法 - Google Patents
用于脱汞的具有木材3D有序孔道结构的多孔Co3O4催化剂及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN113019367A CN113019367A CN202110264273.7A CN202110264273A CN113019367A CN 113019367 A CN113019367 A CN 113019367A CN 202110264273 A CN202110264273 A CN 202110264273A CN 113019367 A CN113019367 A CN 113019367A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- wood
- catalyst
- pore
- temperature
- ordered
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 239000002023 wood Substances 0.000 title claims abstract description 52
- 239000011148 porous material Substances 0.000 title claims abstract description 35
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 9
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 claims abstract description 51
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 31
- 238000001354 calcination Methods 0.000 claims abstract description 24
- QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N mercury Chemical compound [Hg] QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 24
- 229910052753 mercury Inorganic materials 0.000 claims abstract description 22
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims abstract description 18
- 238000003763 carbonization Methods 0.000 claims description 22
- UFMZWBIQTDUYBN-UHFFFAOYSA-N cobalt dinitrate Chemical compound [Co+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O UFMZWBIQTDUYBN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 22
- 229910001981 cobalt nitrate Inorganic materials 0.000 claims description 22
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 15
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 14
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 12
- 238000009835 boiling Methods 0.000 claims description 8
- 238000002791 soaking Methods 0.000 claims description 8
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 claims description 7
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 claims description 6
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 238000007605 air drying Methods 0.000 claims description 5
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 5
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 claims description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 4
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 4
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims description 2
- 239000000428 dust Substances 0.000 claims description 2
- 238000005470 impregnation Methods 0.000 claims description 2
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims description 2
- 239000012299 nitrogen atmosphere Substances 0.000 claims description 2
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims description 2
- 238000000151 deposition Methods 0.000 claims 1
- UBEWDCMIDFGDOO-UHFFFAOYSA-N cobalt(II,III) oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[Co+2].[Co+3].[Co+3] UBEWDCMIDFGDOO-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 9
- 238000012546 transfer Methods 0.000 abstract description 8
- 239000002243 precursor Substances 0.000 abstract description 7
- 239000004480 active ingredient Substances 0.000 abstract description 5
- 239000002028 Biomass Substances 0.000 abstract description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 abstract description 3
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- 239000003546 flue gas Substances 0.000 abstract 1
- 229910017053 inorganic salt Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 15
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 6
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 5
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 5
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 5
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 4
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 4
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 4
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 4
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 4
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 3
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 3
- 238000011161 development Methods 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 2
- 239000003610 charcoal Substances 0.000 description 2
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 2
- 238000007598 dipping method Methods 0.000 description 2
- 125000000524 functional group Chemical group 0.000 description 2
- 238000011160 research Methods 0.000 description 2
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 2
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 2
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N Fe2+ Chemical compound [Fe+2] CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005054 agglomeration Methods 0.000 description 1
- 238000004873 anchoring Methods 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 231100000693 bioaccumulation Toxicity 0.000 description 1
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 1
- 150000001721 carbon Chemical class 0.000 description 1
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 description 1
- 238000010000 carbonizing Methods 0.000 description 1
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 description 1
- 239000004568 cement Substances 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 229910001873 dinitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 1
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 description 1
- 239000002803 fossil fuel Substances 0.000 description 1
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 1
- 230000036541 health Effects 0.000 description 1
- 231100000086 high toxicity Toxicity 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 230000001788 irregular Effects 0.000 description 1
- 239000011133 lead Substances 0.000 description 1
- 238000011068 loading method Methods 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 1
- 238000007146 photocatalysis Methods 0.000 description 1
- 230000001699 photocatalysis Effects 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 238000001878 scanning electron micrograph Methods 0.000 description 1
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- CCEKAJIANROZEO-UHFFFAOYSA-N sulfluramid Chemical group CCNS(=O)(=O)C(F)(F)C(F)(F)C(F)(F)C(F)(F)C(F)(F)C(F)(F)C(F)(F)C(F)(F)F CCEKAJIANROZEO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J37/00—Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
- B01J37/0009—Use of binding agents; Moulding; Pressing; Powdering; Granulating; Addition of materials ameliorating the mechanical properties of the product catalyst
- B01J37/0018—Addition of a binding agent or of material, later completely removed among others as result of heat treatment, leaching or washing,(e.g. forming of pores; protective layer, desintegrating by heat)
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
- B01D53/74—General processes for purification of waste gases; Apparatus or devices specially adapted therefor
- B01D53/86—Catalytic processes
- B01D53/8665—Removing heavy metals or compounds thereof, e.g. mercury
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
- B01J23/70—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper
- B01J23/74—Iron group metals
- B01J23/75—Cobalt
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
- B01J35/50—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their shape or configuration
- B01J35/56—Foraminous structures having flow-through passages or channels, e.g. grids or three-dimensional monoliths
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J37/00—Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
- B01J37/02—Impregnation, coating or precipitation
- B01J37/0201—Impregnation
- B01J37/0207—Pretreatment of the support
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J37/00—Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
- B01J37/08—Heat treatment
- B01J37/082—Decomposition and pyrolysis
- B01J37/084—Decomposition of carbon-containing compounds into carbon
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
- Y02A50/00—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE in human health protection, e.g. against extreme weather
- Y02A50/20—Air quality improvement or preservation, e.g. vehicle emission control or emission reduction by using catalytic converters
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Catalysts (AREA)
Abstract
一种用于脱汞的具有木材3D有序孔道结构的多孔Co3O4催化剂及其制备方法，属于燃煤烟气汞排放控制领域。该催化剂的主要制备方法如下：以来源广泛可再生木材生物碳作为牺牲模板，通过用一定浓度的Co3O4前驱体溶液浸渍、干燥，然后在管式炉中煅烧，使得生物质碳化、活性成分前驱体分解同时进行，之后再在空气条件下烧去木材，得到Co3O4催化剂。以木材为牺牲模板制备的催化剂保留着木材本身天然的输送水和无机盐的有序、直通、3D导管孔道，大大降低反应的传质阻力同时拥有着良好的热稳定性。本发明的制备方法能够良好的解决传统催化剂孔道无序，传质阻力大，反应温度窗口窄的问题，以较低的催化剂质量在宽温度窗口内能实现较高汞去除效率。
Description
技术领域
本发明属于工业脱汞的相关技术领域，属于金属氧化物催化剂催化氧化脱除单质汞的研究与应用，涉及到一种以木材为牺牲模板制备有序孔道的Co3O4催化剂的方法，该催化剂可用于但不限于工业脱汞领域。
背景技术
汞具有高毒性、不可降解性和生物积累性，将对生态环境和人群健康产生长期危害。作为当前主要的环境污染物之一，汞引起了全世界的广泛关注。汞的来源可以分为两类，即人为源和自然源。自然源包括：火山、地热活动、森林火灾、土壤和水体的释放等；人为源主要包括：化石燃料燃烧(主要为煤炭燃烧)、有色金属(如铅、锌、铜)冶炼、汞冶炼、混汞法炼金、水泥生产、涉汞企业的生产等。其中，燃煤工业锅炉是最大的人为汞排放源。我国排放贡献率约占全球人为源总排放的1/3，到2010年我国人为源排汞量为538t。到2030年，中国能源消费仍以煤炭为主，煤炭在我国经济发展中的战略地位依旧不可动摇，会带来大量的汞排放和环境污染。因此，开发和发展简易的汞控制技术，成为控制汞排放的当务之急。
为应对日益严重的汞排放，技术人员开发出了一系列的技术来进行汞的脱除，如催化氧化、光催化、吸附等。活性炭喷射技术作为一种成熟的脱汞技术，在许多的燃煤电厂中得到了应用。然而该技术的一些缺点如较低的吸附能力、巨大的花费等限制了它的广泛应用。目前利用催化氧化方式将单质汞氧化成易处理的二价汞，被认为是处理单质汞的有效方式。Co3O4因氧化还原性能高、价格低廉而受到人们的关注。作为气固多相催化反应，汞的氧化受制于汞向催化剂表面的传质和催化剂表面活性位点数量。目前，多数研究集中在提高催化剂表面活性位点数量上，将Co3O4负载在高比表面积的载体上是常用的方法，常用的载体包括SiO2、Al2O3、TiO2、活性炭等。但是，催化剂载体孔道不规则，且具很多盲孔，导致较大传质阻力。同时，为了获得较高的表面活性位点，需提高Co3O4负载量，导致Co3O4团聚和堵孔，降低催化剂表面可利用的活性位点数量。因此，活性位点数量低、传质阻力大是限制Co3O4催化剂活性的主要原因。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供一种生物炭模板法制备Co3O4催化剂脱汞的方法，该方法包括利用来源广泛、可再生、具有有序、直通导管孔道的木材生物炭作为牺牲模板，通过用一定浓度的前驱体溶液浸渍、干燥后，在管式炉中煅烧，使得生物质碳化、活性成分前驱体分解，之后再在空气条件下烧去木材炭，制备出Co3O4催化剂。该催化剂保留原有的规则孔道同时暴露更多的活性位点，可很大程度上提高Co3O4催化剂的脱汞活性和温度窗口，解决碳材料本身热稳定性差的问题。
木材生物质作为生物炭的来源，由于其来源广泛、可再生加上采伐量巨大等优势使其简单易得。且木材生物炭具有天然的运输水和无机盐的导管孔道。该导管孔道孔口直径约为20-50μm，管壁具有微小的纹孔。端壁具有大的穿孔，靠纹孔联通、穿孔贯穿连接形成有序、直通、3D孔道。同时，导管表面具有亲水官能团，具有较强的亲水性。利用导管作为牺牲模板，有利于浸渍过程中Co3O4前驱体溶液更好的在导管中分散。浸渍后干燥，能使前驱体在导管孔道壁面结晶，拓印导管孔道结构。管式炉中惰性气氛保护煅烧，能有效固化导管结构。最后，在空气气氛煅烧，除去导管模板，制备出独体的Co3O4催化剂，具有完整的导管孔道结构，增加了Co3O4活性位点暴露程度的同时，提高传质效率。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种用于脱汞的具有木材3D有序孔道结构的多孔Co3O4催化剂，所述催化剂以原生木材为载体，作为牺牲模板，并以硝酸钴溶液作为晶种生长原料，得到具有木材天然有序孔道的Co3O4催化剂。
进一步的，所述催化剂孔道结构为有序直通孔道结构，孔道半径为3μm-30μm。
一种用于脱汞的具有木材3D有序孔道结构的多孔Co3O4催化剂的制备方法，该制备方法以植物导管为模板制备有序孔道Co3O4催化剂，包括以下步骤：
步骤(1)载体的预处理
将木材切割为木片，采用去离子水在85-95℃水煮4-6h，去除木材表面灰尘及可溶性杂质，放入60-80℃鼓风干燥箱干燥8-14h。
步骤(2)浸渍
干燥后的木材载体放入质量分数为10-40％的硝酸钴溶液中，在浸渍温度为20-40℃的条件下浸渍12-24h，使硝酸钴进入木材孔道中。之后放入60-80℃鼓风干燥箱干燥处理不少于24h，使硝酸钴结晶，并在导管内部孔道中沉积。
步骤(3)煅烧
3.1)将干燥后的样品放入管式炉在氮气氛围中碳化，氮气流量为50-70mL/min，以1-3℃/min的升温速率升温至450-550℃的煅烧温度进行碳化，碳化时间2-4h后取出，该过程使硝酸钴分解，拓印导管内部孔道结构；
3.2)将取出后的样品放入空气氛围的马弗炉中进行煅烧，以1-3℃/min的升温速率升温至400-500℃的煅烧温度，煅烧2-4h，除去导管模板，得到具有木材天然有序孔道的Co3O4催化剂。
进一步的，所述步骤(1)中，水煮条件优选为90℃下水煮4h，干燥温度优选为80℃，干燥时间优选为12h。
进一步的，所述步骤(3)中，管式炉中碳化氮气流量优选为60mL/min。
进一步的，所述步骤3.1)中，升温速率优选为2℃/min，碳化温度优选为500℃，碳化时间优选为3h。
进一步的，所述步骤3.2)中，升温速率优选为1℃/min，煅烧温度优选为450℃，煅烧时间优选为3h。
本发明的有益效果为：
(1)利用植物导管表面丰富的含氧官能团，产生较强的亲水性，促进Co3O4前驱体溶液中Co离子向导管孔道内传质，增强导管壁对Co的锚定作用，使催化剂很好地拓印导管孔道结构。制备的催化剂具有有序、联通、3D孔道结构，促进汞氧化过程中汞的传质。
(2)制备的催化剂是Co3O4独体催化剂，没有载体的稀释，表面具有大量汞反应活性位点，且热稳定性高，450℃煅烧形貌保持不变。
以上两点使本发明制备的催化剂在200-350℃下，实现不低于90％的脱汞效率。
附图说明
图1为实施案例1制备的催化剂局部的扫描电镜图。
图2为实施案例1制备的催化剂的不同温度下脱汞活性图。
具体实施案例
以下通过实施案例进一步详细说明本发明涉及的多孔生物炭的制备方法，但不构成对本发明的任何限制。
实施案例1
将木柱锯成薄圆片，选取合适的位置，切割成5×3×2mm的小木片。将2g小木片置于95℃的水浴锅中水煮6h。将煮好的木片置于80℃烘箱中干燥12h。
称取10g硝酸钴固体和40g去离子水配置成质量分数为20％的硝酸钴溶液，利用超声波搅拌10min，加速溶解。将木片放入溶液中浸渍，置于30℃水浴锅中恒温水浴24h。拆下保险膜，吸干水分，放入60℃鼓风干燥箱干燥24h。
干燥后的样品，放置于管式炉中在惰性气体氮气保护下碳化处理，气体流速为60mL/min，升温速率1℃/min，碳化温度500℃，碳化时间3h。取出样品放在马弗炉中空气煅烧，升温速率1℃/min，煅烧温度450℃，煅烧时间3h，之后自然冷却，得到活性成分均匀分散的催化剂。测试所需要的催化剂质量为0.0260g。
所得催化剂性能表现为：在200、250、300、350℃时，Hg0去除效率分别可达90.46％、94.23％、93.27％、90.20％。
实施案例2
将木柱锯成薄圆片，选取合适的位置，切割成5×3×2mm的小木片。将2g小木片置于90℃的水浴锅中水煮4h。将煮好的木片置于70℃烘箱中干燥14h。
称取5g硝酸钴固体和45g去离子水配置成质量分数为10％的硝酸钴溶液，利用超声波搅拌10min，加速溶解。将木片放入溶液中浸渍，置于20℃水浴锅中恒温水浴12h。拆下保险膜，吸干水分，放入80℃鼓风干燥箱干燥36h。
干燥后的样品，放置于管式炉中在惰性气体氮气保护下碳化处理，气体流速为50mL/min，升温速率2℃/min，碳化温度450℃，碳化时间4h。取出样品放在马弗炉中空气煅烧，升温速率3℃/min，煅烧温度400℃，煅烧时间4h，之后自然冷却，得到活性成分均匀分散的催化剂。测试所需要的催化剂质量为0.0260g。
所得催化剂性能表现为：在200℃时，Hg0去除效率可达90.46％。
实施案例3
将木柱锯成薄圆片，选取合适的位置，切割成5×3×2mm的小木片。将2g小木片置于85℃的水浴锅中水煮6h。将煮好的木片置于60℃烘箱中干燥8h。
称取15g硝酸钴固体和35g去离子水配置成质量分数为30％的硝酸钴溶液，利用超声波搅拌10min，加速溶解。将木片放入溶液中浸渍，置于40℃水浴锅中恒温水浴16h。拆下保险膜，吸干水分，放入70℃鼓风干燥箱干燥28h。
干燥后的样品，放置于管式炉中在惰性气体氮气保护下碳化处理，气体流速为70mL/min，升温速率3℃/min，碳化温度550℃，碳化时间2h。取出样品放在马弗炉中空气煅烧，升温速率2℃/min，煅烧温度500℃，煅烧时间2h，之后自然冷却，得到活性成分均匀分散的催化剂。测试所需要的催化剂质量为0.0260g。
所得催化剂性能表现为：在200℃时，Hg0去除效率可达90.91％。
实施案例4
将木柱锯成薄圆片，选取合适的位置，切割成5×3×2mm的小木片。将2g小木片置于85℃的水浴锅中水煮6h。将煮好的木片置于80℃烘箱中干燥10h。
称取20g硝酸钴固体和30g去离子水配置成质量分数为40％的硝酸钴溶液，利用超声波搅拌10min，加速溶解。将木片放入溶液中浸渍，置于30℃水浴锅中恒温水浴24h。拆下保险膜，吸干水分，放入75℃鼓风干燥箱干燥24h。
干燥后的样品，放置于管式炉中在惰性气体氮气保护下碳化处理，气体流速为65mL/min，升温速率1℃/min，碳化温度500℃，碳化时间3h。取出样品放在马弗炉中空气煅烧，升温速率1℃/min，煅烧温度450℃，煅烧时间4h，之后自然冷却，得到活性成分均匀分散的催化剂。测试所需要的催化剂质量为0.0260g。
所得催化剂性能表现为：在200℃时，Hg0去除效率可达91％。
以上所述实施例仅表达本发明的实施方式，但并不能因此而理解为对本发明专利的范围的限制，应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些均属于本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种用于脱汞的具有木材3D有序孔道结构的多孔Co3O4催化剂，其特征在于，所述催化剂以原生木材为载体，作为牺牲模板，并以硝酸钴溶液作为晶种生长原料，得到具有木材天然有序孔道的Co3O4催化剂。
2.根据权利要求1所述的一种用于脱汞的具有木材3D有序孔道结构的多孔Co3O4催化剂，其特征在于，所述催化剂孔道结构为有序直通孔道结构，孔道半径为3μm-30μm。
3.一种权利要求1所述的用于脱汞的具有木材3D有序孔道结构的多孔Co3O4催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤(1)载体的预处理
将木材切割为木片，采用去离子水在85-95℃水煮4-6h，去除木材表面灰尘及可溶性杂质，放入60-80℃鼓风干燥箱干燥8-14h；
步骤(2)浸渍
干燥后的木材载体放入质量分数为10-40％的硝酸钴溶液中，在浸渍温度为20-40℃的条件下浸渍12-24h，使硝酸钴进入木材孔道中；之后放入60-80℃鼓风干燥箱干燥处理不少于24h，使硝酸钴结晶，并在导管内部孔道中沉积；
步骤(3)煅烧
3.1)将干燥后的样品放入管式炉在氮气氛围中碳化，氮气流量为50-70mL/min，以1-3℃/min的升温速率升温至450-550℃的煅烧温度进行碳化，碳化时间2-4h后取出，该过程使硝酸钴分解，拓印导管内部孔道结构；
3.2)将取出后的样品放入空气氛围的马弗炉中进行煅烧，以1-3℃/min的升温速率升温至400-500℃的煅烧温度，煅烧2-4h，除去导管模板，得到具有木材天然有序孔道的Co3O4催化剂。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，水煮条件优选为90℃下水煮4h，干燥温度优选为80℃，干燥时间优选为12h。
5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中，管式炉中碳化氮气流量优选为60mL/min。
6.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述步骤3.1)中，碳化温度优选为500℃，碳化时间优选为3h。
7.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述步骤3.2)中，煅烧温度优选为450℃，煅烧时间优选为3h。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110264273.7A CN113019367B (zh) | 2021-03-11 | 2021-03-11 | 用于脱汞的具有木材3D有序孔道结构的多孔Co3O4催化剂及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110264273.7A CN113019367B (zh) | 2021-03-11 | 2021-03-11 | 用于脱汞的具有木材3D有序孔道结构的多孔Co3O4催化剂及其制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN113019367A true CN113019367A (zh) | 2021-06-25 |
| CN113019367B CN113019367B (zh) | 2022-05-27 |
Family
ID=76470325
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202110264273.7A Active CN113019367B (zh) | 2021-03-11 | 2021-03-11 | 用于脱汞的具有木材3D有序孔道结构的多孔Co3O4催化剂及其制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN113019367B (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114836784A (zh) * | 2022-04-12 | 2022-08-02 | 中南林业科技大学 | 镍改性碳化木/硫化物异质结复合电催化剂及其制备方法和应用 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101229919A (zh) * | 2008-01-21 | 2008-07-30 | 郑州大学 | 一种以木材细胞为模板制备无机多孔材料的方法 |
| CN105753036A (zh) * | 2016-01-13 | 2016-07-13 | 吉林大学 | 一种基于玉米秸秆模板法制备金属氧化物多孔材料的方法 |
| CN108585932A (zh) * | 2018-06-04 | 2018-09-28 | 安徽农业大学 | 一种椴木模板多孔铁氧体陶瓷的制备方法 |
| CN109529845A (zh) * | 2018-12-26 | 2019-03-29 | 大连理工大学 | 一种用于脱汞的钴改性多孔生物炭催化剂的制备方法 |
| KR20190090531A (ko) * | 2018-01-25 | 2019-08-02 | 한서대학교 산학협력단 | 탄소 담체를 이용하는 탄소나노튜브의 제조방법 |
-
2021
- 2021-03-11 CN CN202110264273.7A patent/CN113019367B/zh active Active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101229919A (zh) * | 2008-01-21 | 2008-07-30 | 郑州大学 | 一种以木材细胞为模板制备无机多孔材料的方法 |
| CN105753036A (zh) * | 2016-01-13 | 2016-07-13 | 吉林大学 | 一种基于玉米秸秆模板法制备金属氧化物多孔材料的方法 |
| KR20190090531A (ko) * | 2018-01-25 | 2019-08-02 | 한서대학교 산학협력단 | 탄소 담체를 이용하는 탄소나노튜브의 제조방법 |
| CN108585932A (zh) * | 2018-06-04 | 2018-09-28 | 安徽农业大学 | 一种椴木模板多孔铁氧体陶瓷的制备方法 |
| CN109529845A (zh) * | 2018-12-26 | 2019-03-29 | 大连理工大学 | 一种用于脱汞的钴改性多孔生物炭催化剂的制备方法 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 卢芸等: ""木基炭微纳功能骨架"", 《化学进展》 * |
| 张航: ""碳化植物导管负载Co3O4催化剂的脱Hg0性能研究"", 《中国优秀博硕士学位论文全文数据库(硕士)工程科技Ⅰ辑》 * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114836784A (zh) * | 2022-04-12 | 2022-08-02 | 中南林业科技大学 | 镍改性碳化木/硫化物异质结复合电催化剂及其制备方法和应用 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN113019367B (zh) | 2022-05-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN107824210B (zh) | 一种氮掺杂介孔碳包裹的二氧化钛复合光催化剂及其制备方法和应用 | |
| CN110508274B (zh) | 改性生物炭低温脱硝催化剂及其应用 | |
| WO2021008196A1 (zh) | 一种电催化二氧化碳还原的催化剂及其制备方法 | |
| CN109603533B (zh) | 一种Ag和二维MXene修饰的高温烟气除尘脱硝脱汞催化膜及其制备方法 | |
| CN110947394A (zh) | 一种基于ZIF-67-Mn/Co的低温NO氧化催化剂及制备方法与应用 | |
| CN113262791B (zh) | 氧化铈改性的仿生催化剂制备方法 | |
| CN110605137A (zh) | 一种CdS基复合光催化剂的制备方法及其在水裂解产氢方面的应用 | |
| CN113019367B (zh) | 用于脱汞的具有木材3D有序孔道结构的多孔Co3O4催化剂及其制备方法 | |
| CN110575832A (zh) | 银-二氧化钛-纳米金刚石复合光催化剂的制备方法及其应用 | |
| CN111530490A (zh) | 一种Co3O4-TiO2异质结负载碳纳米管光催化降解材料及其制法 | |
| CN108187614A (zh) | 一种用于烟气脱汞的生物质多孔炭吸附剂制备方法及产品 | |
| CN111250092B (zh) | 一种生物质蜂窝状半焦负载镍-铁纳米颗粒催化剂的制备方法及应用 | |
| CN109529845B (zh) | 一种用于脱汞的钴改性多孔生物炭催化剂的制备方法 | |
| CN114420958B (zh) | 一种串珠状钴-氮共掺杂碳纳米笼/碳纳米纤维复合催化剂及其制备方法 | |
| CN106732547B (zh) | 低温氧化燃煤烟气中零价汞的脱汞催化剂及其制备方法 | |
| CN112691542B (zh) | 一种用于吸附-催化氧化VOCs的金属复合分子筛材料及其制备方法与应用 | |
| CN112718018B (zh) | 一种用醋酸处理的钴酸镧钙钛矿催化剂及其制备方法 | |
| CN110801844B (zh) | 利用废旧正极材料制备脱汞催化剂的方法及脱汞催化剂的应用 | |
| CN108262049B (zh) | 一种改性低温sco脱硝催化剂及其制备方法 | |
| CN112169590A (zh) | 一种深度分级燃烧炉膛外co催化氧化系统及方法 | |
| CN111790395A (zh) | 一种基于固体富碳燃料热解的催化剂及其制备方法 | |
| CN113117660A (zh) | 一种棉碳纤维整体型催化剂及其制备方法和应用 | |
| CN113600225B (zh) | 一种异质结复合材料及其应用 | |
| CN110227490B (zh) | 一种碳包覆协同碳硫共掺杂的SnO2光催化剂及其制备方法 | |
| CN112758922B (zh) | 一种高吡啶氮掺杂活性炭的制备工艺及系统 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |