[发明专利]一种多孔碳包裹的氧化钨催化剂的制备方法及应用

说明书

本发明公开了一种多孔碳包裹的氧化钨催化剂的制备方法及应用，属于材料制备及热催化脱硫的技术领域，其是以聚醚P123和氯化钨作为前驱体，使用空气煅烧法一步合成的多孔碳包裹的氧化钨材料。该催化剂可以实现热催化上选择性催化氧化脱除硫化氢气体的优异效果。本发明工艺简单，成本低，可大规模生产，符合实际生产需要，有较大的应用潜力。

技术领域

本发明属于材料制备及热催化脱硫技术领域，具体涉及一种多孔碳包裹的氧化钨催化剂制备方法以及在热催化脱硫上的应用。

背景技术

硫化氢(H₂S)是一种易燃、剧毒和腐蚀性气体，主要来源于石油炼制和天然气中。工业生产中H₂S气体的存在会引起设备和管路腐蚀以及催化剂中毒等问题，而环境中低浓度的H₂S气体人员人身安全造成严重威胁。到目前为止，Claus 法、吸附法、催化氧化法、吸收法和分解法已被广泛应用于脱除H₂S。其中，选择性催化氧化H₂S是一种高效、低成本、环境友善的方法，其产物为高附加值的硫磺，因此是国内外重点研究的新型脱硫技术之一。金属基催化剂虽然被广泛用于硫化氢气体的催化反应，但大多数金属基催化剂在脱硫过程中很容易失活，且在催化剂重生时会产生二氧化硫从而造成二次污染。

近年来，氧化钨由于较高的抗腐蚀性和易于制备等特点，在污染控制方面引起了极大的关注。然而，单一的氧化钨由于比表面积小，孔隙率低等缺点，在催化反应中活性较低。因此开发大比表面积，多孔隙率的氧化钨材料对其在催化反应中的应用具有重要的作用。然而，钨基材料在脱硫方面的应用实例较少。因此，开发一种易制备、低成本、高效率的氧化钨基催化剂，在硫化氢气体选择性催化氧化方面的应用具有极其重要的意义。本发明合理设计将碳基材料与氧化钨进行复合，不但可以提升其比表面积，而且会产生更多的吸附位点和活性位点。以此实现对反应物分子的吸附和活化，从而达到优异的催化性能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于热催化脱硫的多孔碳包裹的氧化钨催化剂的制备方法和在硫化氢选择性催化氧化上的应用，将硫化氢选择性氧化成硫磺。

本发明制备的多孔碳包裹的氧化钨催化剂能够在热催化中实现高效的选择性催化氧化脱除硫化氢气体。相比于单一的金属氧化物和碳基材料，该复合结构能够同时实现氧化钨的抗硫性并且通过碳材料增强氧气的活化效果，因此具有更优异的脱硫性能。本发明工艺简单、成本低、效率高，符合实际生产需要，有较大的应用前景。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种多孔碳包裹的氧化钨催化剂通过简单的空气煅烧法制备，以聚醚P123和氯化钨作为前驱体，在空气中一步煅烧合成多孔碳包裹的氧化钨催化剂；

所述多孔碳包裹的氧化钨催化剂的制备方法，具体包括以下步骤：

1）将聚醚P123加入到无水乙醇中；

2）将氯化钨加入到上述1）的混合溶液中，搅拌30分钟；

3）将2）得到的混合溶液置于40℃ 沙浴锅搅拌 24h；

4）在空气中将3）所得前驱体在一定的温度下煅烧得到多孔碳包裹的氧化钨催化剂。

进一步地，聚醚P123和无水乙醇的质量比为5:25。

进一步地，步骤4）所述煅烧过程具体为：200到600℃空气下煅烧2h。

进一步地，优选以下制备条件：

1）将聚醚P123(5g)加入到无水乙醇(25g)中；

2）将氯化钨(1.5862g)加入到上述1）的混合溶液中，搅拌30分钟；

3）将2）的混合溶液置于40℃ 沙浴锅搅拌 24h；