[发明专利]一种适用于中低温条件的高效脱汞光催化剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种适用于中低温条件的高效脱汞(Hg⁰)光催化剂及其制备方法。首先通过高暴露(001)晶面的TiO₂(001)制备核壳结构的g‑C₃N₄@TiO₂，再将CeO₂高度分散地负载在g‑C₃N₄@TiO₂上，显著提高Ce原子的利用效率，从而制备出具有高光催化除汞活性的CeO₂‑g‑C₃N₄@TiO₂。在50～250℃下，本催化剂表现出优异的光催化除Hg⁰性能，且催化性能长期保持稳定。本发明中的光催化剂制备方法简单且重复性强，原材料价格低廉且环保，具有很强的实用价值和应用潜力。

技术领域

本发明涉及催化剂技术领域，特别是涉及脱除烟气中气态Hg⁰的催化剂。

背景技术

我国是大气汞(Hg_g)污染最严重的国家，火力发电厂因其排放量巨大，成为Hg_g排放的主要污染源之一，其释放的汞主要以三种形式存在，即元素汞(也称气态单质汞，Hg⁰)、氧化汞(Hg²⁺)和颗粒结合汞(Hg^p)。Hg²⁺容易被胺溶液吸收，Hg^p容易被布袋、静电除尘器或织物过滤器捕获，然而，Hg⁰由于其高挥发性和不溶性，很难被去除。目前，从气流中去除Hg⁰的技术有多种，如湿法深度氧化、催化氧化、光化学氧化、吸附法。使用催化剂催化氧化废气中的Hg⁰，使废气中的Hg⁰去除或转化为Hg²⁺，再利用燃煤电厂已经相对成熟的湿法脱硫技术与设备将汞脱除，是目前众多的燃煤烟气脱汞技术中一种既经济有效又很有应用前景的方法。因此，有必要开发高效的中低温的环境友好型催化剂。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供一种适用于中低温条件的高效脱汞光催化剂及其制备方法。所述脱汞光催化剂应用于光催化除Hg⁰中，可以在中低温条件下有效脱除气体中的气态单质汞Hg⁰，所述气体包括大气、烟气等。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案之一是：

一种适用于中低温条件的高效脱汞(Hg⁰)光催化剂，其为负载了CeO₂的g-C₃N₄@TiO₂，且所述g-C₃N₄@TiO₂具有核壳结构，以g-C₃N₄(石墨相氮化碳)为壳，以TiO₂(001)为核。

本发明的一种适用于中低温条件的高效除气态单质汞(Hg⁰)光催化剂，通过高暴露(001)晶面的TiO₂(001)制备具有核壳结构的g-C₃N₄@TiO₂，再将CeO₂高度分散地负载在g-C₃N₄@TiO₂上，显著提高Ce原子的利用效率，从而制备出具有高光催化除汞活性的催化剂CeO₂-g-C₃N₄@TiO₂。

进一步地，所述脱汞光催化剂的应用温度范围为50～250℃。在50～250℃下，CeO₂-g-C₃N₄@TiO₂光催化剂具有优异的除Hg⁰性能。优选地，在50～100℃下除Hg⁰效果最佳。