一种负载钴基的SBA15催化剂

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成果名称: 一种负载钴基的SBA15催化剂 关键字: 应用行业: 制造业
高新技术领域: 绿色化工技术 所在地: 河北省 知识产权类型: 发明专利
知识产权编号: ZL201710180985.4 成果体现形式: 发明专利 成果属性:
成果所处阶段: 成果水平: 国内领先 研究形式:
学科分类: 战略新兴产业: 请选择... 课题来源:
第一完成单位名称: 华北电力大学(保定) 第一完成单位属性: 技术成熟度:
合作方式: 专利许可 交易价格(万): 面议 所属十强产业:

本发明公开了一种负载钴基的SBA15催化剂,所述钴基的负载量为2%wt,且钴基高度分散于SBA15孔道内部;其制备方法,如下:首先,称取2重量份的SBA15的固体粉末,0.1973重量份的硝酸钴颗粒,将两者溶于100重量份的无水乙醇,置于烧杯中磁力搅拌5h;其次,静置、晶化24h;然后,置于真空旋转蒸发仪蒸发干燥2h,温度为60℃;最后,于马弗炉中450℃焙烧5h。本发明的负载钴基的SBA15催化剂,用于促进氧化镁脱硫过程中的亚硫酸镁氧化,降低成本的同时提高催化效率。

本发明应用于氧化镁脱硫技术领域,尤其是涉及一种负载钴基的SBA15催化剂,用于促进氧化镁脱硫过程中的亚硫酸镁氧化。

催化剂Co-SBA-15中钴元素的存在形式为Co(III)和Co(II),金属离子Co(III)的反应活性不及Co(II)。在钴氧化物晶体中低氧化态的Co(II)离子容易被高氧化态的Co(III)离子取代,形成空穴缺陷,而钴氧化物在催化剂中的高分散性有助于Co(III)对Co(II)的取代作用,进而提高催化剂活性;Co-SBA-15具有高效回收性能,回收再生4次以上的催化性能与离子态的Co2+的催化效果近似一致;其为绿色、稳定的回收型催化剂,对促进脱硫副产品亚硫酸镁的氧化和降低吸收塔尺寸具有显著作用;钴负载量在2wt%时,钴氧化物的分散性较高,催化剂比表面积和孔容较大,保持了未负载SBA15的孔道结构,孔道未发生明显堵塞现象,亚硫酸镁氧化速率最高,达0.0780mmol·L-1,达非催化条件下氧化速率的8倍以上;低负载量,高氧化速率,可极大降低吸收塔尺寸,降低反应液毒性。

近年来,SBA-15因其稳定性强和高比表面积的优势,多以催化剂载体成为研究对象,Hassan等人采用双重浸渍法(double-solvent)制备了不同负载量的固相Co-SBA-15催化剂,应用于碳、丙烯和甲苯的氧化反应,结果表明,负载量小于等于12wt%的催化剂能够降低反应温度,对该反应有较高的选择催化活性。Franken使用硬模版法制备了Cu0.25Co2.75O4-SBA-15,并研究了其对N2O还原反应的催化作用。Garg利用等体积浸渍法(incipient wetness impregnation),以ZrSBA-15为载体,制备了8wt%Mo promoter loading在1–5wt%之间的催化剂,3wt%的催化剂在thiophene HDS和cyclohexene HYD中显示出最高的催化活性。Hassan采用双重浸渍法(two-solvent technique)制备了高度分散的不同钴负载量的催化剂,研究了其对炭黑氧化反应的催化作用,结果表明,低钴基负载量的催化剂显示出最佳催化效果。Osakoo使用共浸渍法合成了Pd–Co-SBA-15,并研究了其在Fischer–Tropsch Synthesis(FTS)中的催化性能。Rodrigues采用微波和传统水热法合成了两种SBA-15,通过湿度浸渍法制备了Co-SBA-15,应用于Fischer–Tropsch(FT)reaction评价其催化性能,结果显示两种方式得到的Co-SBA-15相比其他介孔材料对C5+有更高的选择活性。Taghavimoghaddam分别以Co(NO3)2·6H2O和CoCl2·6H2O为活性组分,通过双溶剂法和浸渍法(“two-solvent”method and impregnation)制备了 钴的负载型SBA-15,并研究了两种样品对cyclohexanol液相氧化反应的催化作用。Tsoncheva采用传统浸渍法制备了钴负载型的SBA-15,并研究了其对乙酸乙酯总氧化反应(ethyl acetate total oxidation)的催化作用。Zhao用等体积共浸渍法制备了不同含量的Cu-Co-SBA-15,研究了其对甲苯催化燃烧的作用。Prieto制备了1wt%Ru–20wt%Co的负载型SBA-15催化剂,并研究了孔径大小对金属分散度和催化剂催化性能的影响。总之,上述研究均以钴的化合物为活性组分负载于SBA-15应用于各种催化反应,但将Co-SBA-15应用于亚硫酸镁氧化的反应还未见探索。
中国镁矿丰富,氧化镁法脱硫工艺因具有吸收剂用量少、副产物可循环利用、投资和运行成本低等优势,在工业中应用越来越广泛,脱硫副产物亚硫酸镁氧化不充分容易导致副产物难回收利用和二次污染等,因此亚硫酸镁的氧化逐步受到诸多学者关注。


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