[发明专利]一种负载型金属有机骨架催化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种负载型金属有机骨架催化剂，属于催化剂制备领域。本发明将活性组分负载于金属有机骨架载体中，金属有机骨架相比传统催化剂具规则拓扑结构和更高比表面积，相比于常规的MnO_x基催化剂，将锰氧化物负载于金属有机骨架后提升活性组分的分散性，催化效率明显提升，同时本发明中利用金属有机骨架的金属中心FeO_x，通过MnO_x与FeO_x在催化中的协同作用使催化效率相比传统催化剂更高，且金属有机骨架中的FeO_x使催化剂具有磁性，使其相比于传统非Fe催化剂更易实现分离。实施例的数据表明，本发明提供的负载型金属有机骨架催化剂对单质汞的脱除效率高达80％。

技术领域

本发明涉及催化剂制备技术领域，尤其涉及一种负载型金属有机骨架催化剂及其制备方法和应用。

背景技术

汞是环境中重要的重金属污染物，其污染具有持续性、长距离迁移性以及生物累积等特性，危害生态环境并对人类健康造成威胁。由于现代工业中煤的广泛使用，煤中含有的汞随燃烧被释放到大气中，成为目前最大的人为汞污染排放源。因此，针对燃煤烟气汞开发高效脱除技术具有重要意义。

燃煤造成的汞以颗粒态、氧化态及单质态三种形式存在于烟气中。目前已有的布袋法、静电沉积法、湿法脱硫等技术可有效除去烟气中颗粒态、氧化态汞。单质态汞挥发性强、溶解性差，难以去除，成为最主要的燃煤排放汞污染形态。目前，催化氧化法是脱除烟气单质汞的主要方法之一。利用催化剂可将单质汞转为氧化态汞使其被烟道中脱硫装置捕获，进而实现单质汞的脱除。现有技术中利用催化氧化法脱除烟气中单质汞使用的催化剂多为过渡族金属元素，如V、W、Mn、Ce、Fe、Mo、Cu等金属氧化物，这些催化剂存在催化氧化效率低的问题。因此，研制新型催化剂以有效提升烟气汞催化脱除效率具有重要的研究意义。

发明内容

鉴于此，本发明的目的在于提供一种负载型金属有机骨架催化剂及其制备方法和应用。本发明提供的金属有机骨架催化剂将活性组分负载于金属有机骨架载体中，提升活性组分的分散性，同时与金属中心具有协同优势，能够提高单质汞的催化效率。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

一种负载型金属有机骨架催化剂，以金属有机骨架为载体，以锰氧化物为活性组分，所述金属有机骨架以铁氧化物为金属中心，以1,3,5-均苯三甲酸为有机配体。

优选地，所述锰氧化物为四氧化三锰和二氧化锰。

优选地，所述金属有机骨架催化剂的比表面积为83.9～103.9m²/g，孔容为0.16～0.26cm³/g，孔径为6.68～7.09nm。

本发明还提供了上述技术方案所述负载型金属有机骨架催化剂的制备方法，包括以下步骤：

将可溶性铁盐、1,3,5-均苯三甲酸和水混合发生水热反应，得到金属有机骨架；

将可溶性锰盐溶液与所述金属有机骨架混合后依次进行烘干和煅烧，得到负载型金属有机骨架催化剂。

优选地，所述可溶性铁盐中的铁离子与1,3,5-均苯三甲酸的摩尔比为14～17:14～16。

优选地，所述水热反应的温度为160～200℃，所述水热反应的时间为10～18h。

优选地，所述可溶性锰盐溶液中的锰离子与金属有机骨架的质量比为3～10％。

优选地，所述煅烧的温度为250～350℃，所述煅烧的时间为2～5h。

优选地，升温至所述煅烧温度的升温速率为10℃/min。

本发明还提供了上述技术方案所述的负载型金属有机骨架催化剂或上述技术方案所述制备方法制得的负载型金属有机骨架催化剂用于除去烟气中的单质汞。