[发明专利]一种凹凸棒石/硫化钼复合材料的制备方法及应用

说明书

本发明属于非金属矿技术领域，特别涉及一种凹凸棒石/硫化钼复合材料的制备方法及应用。将钼源、硫源和凹凸棒土加入到去离子水中充分分散得到分散液，对该分散液水热反应，过滤，滤饼经洗涤后烘干即得凹凸棒石/硫化钼复合材料，再采用该复合材料作为催化剂进行光辅助SCR脱硝。

技术领域

本发明属于非金属矿技术领域，特别涉及一种凹凸棒石/硫化钼复合材料的制备方法及应用。

背景技术

我国的火力发电厂多以煤炭为燃料，煤炭中含有较高的硫组分，为了防止脱硝催化剂因SO₂和粉尘造成中毒，电厂的脱硝装置通常安放在静电补尘装置和脱硫装置的下游，这会大幅降低烟气的温度，开发低温脱硝技术成为一个热门课题。

当前广泛应用的商业化SCR脱硝催化剂的活性组分为V₂O₅，以锐钛矿型的TiO₂为载体，助催剂是WO₃或者MoO₃。但钒基催化剂对催化温度要求高、活性温度范围窄、高温段N₂O副产物的产生及V₂O₅自身的生物毒性，故亟需开发绿色环保且低温高效的NH₃-SCR催化剂。

近年来日本的Tanaka课题组报道了以TiO₂为催化剂进行光-SCR脱硝的技术，但由于TiO₂的禁带宽度较高，普遍需要高能量的紫外光，因此对太阳能中占绝大多数的可见光利用率较低。寻求具有可见光响应的光-SCR脱硝技术具有重要意义。

发明内容

本发明为解决上述技术问题，以凹凸棒土、钼源、硫源为主要原料，采用水热法合成一种凹凸棒土/硫化钼复合材料，通过优化凹凸棒土与钼源、硫源的质量比、水热温度及水热时间等工艺参数来控制复合材料的形貌和分布状态，从而得到负载均匀、分散性好的产品。

本发明的具体工艺过程是：将钼源、硫源和凹凸棒土加入到去离子水中充分分散得到分散液，对该分散液水热反应，过滤，滤饼经洗涤后烘干即得凹凸棒石/硫化钼复合材料，

其中，钼和硫的摩尔比在1:2～1:6之间，凹凸棒石相对于产品硫化钼的质量比控制为1:2～1:8，

钼源为钼酸钠、钼酸铵中的一种或两种的组合，硫源为硫脲、硫代乙酰胺、单质硫中的一种或几种的组合，

水热反应的温度为180～240℃，时间为16～24h，

水热后的产物经过多次水洗和醇洗除尽杂质，并在60～100℃下烘干12～24h。

本发明还提供了一种上述凹凸棒石/硫化钼复合材料的应用，即采用该复合材料作为催化剂进行光辅助SCR脱硝。

本发明的有益效果在于：

1、本发明采用一步水热法制备得到凹凸棒石/硫化钼复合材料，凹凸棒石均匀分散于硫化钼片层上，防止了纤维状凹凸棒石的团聚，并避免了硫化钼片层的卷曲与破碎；

2、本发明凹土里含有少量钙、镁、锌等离子，材料复合后，凹土里的上述杂质离子进入硫化钼的晶格中，造成晶格的缺陷增多，促进了光生电子的转移，避免光生电子自身的复合，进而增强复合材料的催化活性；

3、本发明与传统SCR脱硝相比较，引入了可见光辅助催化，实现了低温脱硝，在光源的照射下NH₃与MoS₂发生电子的迁移，从而产生NH₂-基团，然后该基团被NO攻击产生NH₂NO中间产物，随后NH₂NO被分解成N₂和H₂O，与传统的NH₃-SCR相比，NH₃的用量减少，低温下对NO的转化效率显著提高。

附图说明