一种制备二硫化铁的方法技术

本发明专利技术所述的制备二硫化铁的方法，首创性的在浆液条件下，以铁系脱硫剂为原料与硫化氢发生反应制得二硫化铁；反应过程中，在水环境中，硫化氢大量溶于水，并且在水中电离出大量的HS

【技术实现步骤摘要】
一种制备二硫化铁的方法
本专利技术涉及催化剂
，尤其涉及一种可用作加氢催化剂的二硫化铁的制备方法。
技术介绍
二硫化铁通称二硫化亚铁，其化学式为FeS2。二硫化铁作为一种重要的化工原料，广泛应用于橡胶、造纸、纺织、食品、火柴等领域中。特别是二硫化铁具有合适的禁宽度(0.95eV)和非常大的光吸收系数(＞105cm-1)，非常适合作为太阳能电池的吸收层，其也是环保型太阳能电池的重要原料之一。近些年，随着对二硫化铁的研究不断深入，人们发现二硫化铁还可以作为加氢催化剂使用。如中国科技文献《氢气、硫、二硫化铁和溶剂对二苯甲烷氢化裂解的作用》(宗志敏等，《中国矿业大学学报》1994年02期)公开了在十氢化萘溶剂中、氢气和二硫化铁存在的情况下，二苯甲烷比较容易发生氢化裂解，其原理在于二硫化铁能够促进氢原子的生成，而氢原子对二苯甲烷的本位加成导致了二苯甲烷中C芳－C烷键的断裂，也就是说，二硫化铁可作为加氢催化剂用于催化加氢反应。并且，与其它铁硫化物不同的是，二硫化铁在室温下为非活性物质，其在自然界中主要以硫铁矿的形式稳定存在，鉴于此，开发以二硫化铁为活性成分的铁系加氢催化剂是目前加氢催化剂领域的一个新兴研究方向。然而，由于我国硫铁矿的平均品位为15-18％，较低的纯度较致使国内对于硫铁矿的开发应用集中在生产硫磺、硫酸及硫酸盐等化工原料方面，却鲜有用于提纯二硫化铁的报道。而对于二硫化铁的合成工艺，中国科技文献《黄铁矿材料合成条件的热力学分析》(黄思玉等，广西师范大学学报，第28卷第1期第43-46页)公开了利用铁或氧化铁制备黄铁矿的方法：一种是使用流动的高纯惰性气体携带气态硫磺与加热的铁或氧化铁发生硫化反应制备二硫化铁；另一种是把固体硫磺与铁或氧化铁一起密封于石英容器中加热至573-773K进行反应以制备二硫化铁。上述现有技术都是以纯净的铁或氧化铁为合成原料，导致二硫化铁的生产成本较高，阻碍其大规模应用。为了解决上述问题，中国专利文献CN105712410A公开了一种制备二硫化铁的方法，具体为在氧化剂存在的条件下，磁性氧化铁Fe21.333O32与含H2S的气体发生反应得到二硫化铁；所用的氧化剂为氧气、过氧化氢、叔丁基过氧化氢、过碳酸钠或过碳酸钾中的一种或多种。上述技术方案简化了二硫化铁的制备工艺，在一定程度上降低了二硫化铁的生产成本。但是磁性氧化铁Fe21.333O32来源有限，且制备较为繁琐。同时在二硫化铁的制备过程中，使用了大量的氧化剂，这样不仅对制备设备造成了极大氧化，缩短了制备设备的使用寿命，而且大量氧化剂的使用，也使得二硫化铁的制备成不增高。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有的二硫化铁制备工艺所存在的成本高、原料来源受限、对反应设备氧化严重的缺陷，进而提供一种低成本的制备二硫化铁的方法。为此，本专利技术实现上述目的的技术方案为：一种制备二硫化铁的方法，包括如下步骤：向铁系脱硫剂浆液中通入含有H2S的气体发生反应至脱硫饱和，即制得二硫化铁。优选的是，所述的制备二硫化铁的方法中，将铁系脱硫剂与水混合，得到所述铁系脱硫剂浆液。优选的是，所述的制备二硫化铁的方法中，所述铁系脱硫剂浆液的固含量为1％-50％。优选的是，所述的制备二硫化铁的方法中，所述铁系脱硫剂的粒径大于等于80目。优选的是，所述的制备二硫化铁的方法中，所述铁系脱硫剂为以Fe2O3为活性组分的脱硫剂或以FeOOH为活性组分的脱硫剂。优选的是，所述的制备二硫化铁的方法中，所述反应温度为-10-500℃。优选的是，所述的制备二硫化铁的方法中，所述反应的压力为常压。优选的是，所述的制备二硫化铁的方法中，所述通入含有H2S的气体中H2S的体积浓度为0.01％-4％。优选的是，所述的制备二硫化铁的方法中，所述含有H2S的气体通入所述铁系脱硫剂浆液的气体流速为0.2L/min-2L/min。本专利技术中所述的脱硫饱和是指脱硫剂浆液中的脱硫剂已达到饱和脱硫量，即进入脱硫剂浆液中所含硫化氢气体浓度与从该浆液中出来的所含硫化氢气体浓度相等。本专利技术的上述技术方案具有如下优点：1、本专利技术所述的制备二硫化铁的方法，一方面，首创性的在水环境中，以铁系脱硫剂为原料与硫化氢发生反应制得二硫化铁，其反应方程式为：FeOOH+H2S+HS-→FeS2+H2O，或Fe2O3+H2S+HS-→FeS2+H2O；反应过程中，在水环境中，硫化氢大量溶于水中，并且在水中电离出大量的HS-，与同系水中高度分散的铁系脱硫剂充分接触，减少了副反应的发生，得到了大量稳定的FeS2；另一方面，本申请避免了氧化剂的使用，仅在水环境中常压即可完成反应，不仅解决了氧化剂对设备氧化缩短设备的问题，而且极大的简化的二硫化铁的制备工艺，降低了生产成本。2、本专利技术所述的制备二硫化铁的方法，本申请以FeOOH或Fe2O3作为制备二氧化硫的原料，代替了磁性氧化铁Fe21.333O32，解决了磁性氧化铁红原料短缺的问题。3、本专利技术所述的制备二硫化铁的方法，其反应原料为FeOOH或Fe2O3可以是以磁性氧化铁FeOOH或Fe2O3为活性成分的脱硫剂，该脱硫剂与水混合形成脱硫剂浆液，脱硫剂浆液与含H2S的气体接触并脱硫后得到的含二硫化铁的物料，如此不仅实现了原料气的脱硫，还一举制得了二硫化铁，从而杜绝了脱硫废剂的排放，同时也大幅降低了二硫化铁的生产成本，具有非常好的环境效益的经济效益。附图说明为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式中的技术方案，下面将对具体实施方式描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例3制得的二硫化铁加氢催化剂的X射线多晶粉末衍射图。具体实施方式下面将结合附图对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。此外，下面所描述的本专利技术不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。实施例1本实施例所述的制备二硫化铁的方法，包括如下步骤：(1)将粒径为80目的晶型为α的Fe2O3与水加入至反应容器中，得到固含量为1％的铁系脱硫剂浆液；(2)向铁系脱硫剂浆液中通入含H2S体积浓度为4％的氮气，保持反应器中的温度为-10℃，压力为常压，待反应器出口处气体中所含H2S的浓度与进口处气体中所含H2S的浓度相等，即铁系脱硫剂浆液达到脱硫饱和，停止通入含H2S的氮气；(3)固液分离，在温度为70℃下真空干燥，即得到二硫化铁。实施例2本实施例所述的制备二硫化铁的方法，包括如下步骤：(1)将粒径为90目的晶型为γ的Fe2O3与水加入至反应容器中，得到固含量为50％的铁系脱硫剂浆液；(2)以0.2L/min的气体流速向铁系脱硫剂浆液中通入含H2S体积浓度为0.01％的甲烷，保持反应器中的温度为500℃，压力为常压，待反应器出口处气体中所含H2S的浓度与进口处气体中所含H2S的浓度相等，即铁系脱硫剂浆液达到脱硫饱和，停止通入含H2S的甲烷；(3)固液分离，在温度为50℃下真空干燥，即得到二硫本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种制备二硫化铁的方法，包括如下步骤：向铁系脱硫剂浆液中通入含有H2S的气体发生反应至脱硫饱和，即制得二硫化铁。

【技术特征摘要】
1.一种制备二硫化铁的方法，包括如下步骤：向铁系脱硫剂浆液中通入含有H2S的气体发生反应至脱硫饱和，即制得二硫化铁。2.根据权利要求1所述的制备二硫化铁的方法，其特征在于，将铁系脱硫剂与水混合，得到所述铁系脱硫剂浆液。3.根据权利要求1或2所述的制备二硫化铁的方法，其特征在于，所述铁系脱硫剂浆液的固含量为1％-50％。4.根据权利要求2或3所述的制备二硫化铁的方法，其特征在于，所述铁系脱硫剂的粒径大于等于80目。5.据权利要求2-4任一所述的制备二硫化铁的方法，其特征在于，所述铁系脱硫剂为以Fe2O3为活...

【专利技术属性】
技术研发人员：樊俐，崔永君，刘振义，周晓艳，张志民，
申请(专利权)人：北京三聚环保新材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11