一种电催化脱除硫醇的方法技术

本发明专利技术提供了一种电催化脱除硫醇的方法，包括：将MnO2纳米材料负载于工作电极上，在碱性电解液和硫醇的水溶性电解液中进行恒电位催化氧化。本申请提供了电催化脱除硫醇的方法，其中的催化剂MnO2纳米材料能够高效氧化硫醇，同时通过施加氧化电位，采用电化学方法将被硫醇还原的MnO2加以电化学氧化再生，最终实现MnO2对硫醇氧化的电化学催化。对硫醇氧化的电化学催化。

【技术实现步骤摘要】
一种电催化脱除硫醇的方法


[0001]本专利技术涉及硫化物处理
，尤其涉及一种电催化脱除硫醇的方法。

技术介绍

[0002]液化石油气(Liquefied Petroleum Gas，简称LPG)是人类社会生产生活必不可缺的燃料和化工原料。作为燃料，液化石油气热值高，而且具有无烟尘、无炭渣，相对清洁的优势。此外，液化石油气用作石油化工原料，分离裂解得到乙烯、丙烯用来生产合成塑料、合成橡胶、合成纤维及生产医药、炸药、染料等产品。
[0003]液化石油气通过石油炼制获得，硫醇是液化气中主要的硫化物之一，不仅恶臭易挥发，对环境造成污染，而且有毒，对人体造成伤害；并且在工业生产中，硫醇会导致下游催化剂中毒。因此深度脱除液化气中的硫醇，具有重要的环保和经济意义。
[0004]目前工业上脱除液化石油气中的硫醇广泛应用的方法为Merox抽提液相氧化法，其工作原理如方程(1)和(2)所示：
[0005]RSH(油相)+NaOH(水相)
→
NaSR(水相)+H2O
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(1)；
[0006][0007]上述方法具有适用范围广、脱硫醇容量大等优点，同时也存在如下缺点，首先，该均相催化体系中，分散于碱液中的催化剂失活较快，需定期排放掉含有失活催化剂的旧碱液，加入含有新催化剂的新碱液，导致废碱排放量较大，对环境造成压力；其次，该方法以氧气作为氧化剂，然而将氧气引入液化气脱硫醇体系存在一定的安全隐患。
[0008]因此，提供一种非均相催化方法进行硫醇的脱除，通过催化剂与碱液分离以减少碱液排放，并且采用其他氧化方式从而杜绝氧气的介入，对于环境保护和生产安全意义重大。

技术实现思路

[0009]本专利技术解决的技术问题在于提供一种脱除硫醇的方法，该方法可以高效氧化硫醇，同时实现催化剂MnO2材料的原位再生。
[0010]有鉴于此，本申请提供了一种电催化脱除硫醇的方法，包括：
[0011]将MnO2纳米材料负载于工作电极上，在碱性电解液和硫醇的水溶性电解液中进行恒电位催化氧化。
[0012]优选的，所述MnO2材料选自α
‑
MnO2、β
‑
MnO2、γ
‑
MnO2、λ
‑
MnO2、δ
‑
MnO2或ε
‑
MnO2。
[0013]优选的，所述MnO2纳米材料负载于工作电极的方式包括MnO2纳米材料粘合于所述工作电极上或工作电极上原位生长MnO2纳米材料。
[0014]优选的，所述MnO2纳米材料粘合于工作电极上的方法具体为：
[0015]将乙醇、水和Nafion溶液混合，再加入MnO2纳米材料，得到悬浊液；
[0016]将所述悬浊液涂覆于工作电极上，干燥成膜；
[0017]所述工作电极上原位生长MnO2纳米材料的方法具体为：
[0018]先将工作电极放入合成MnO2纳米材料的前驱体溶液中，再进行合成反应。
[0019]优选的，所述MnO2纳米材料粘合于工作电极上时，所述工作电极选自玻碳电极、ITO导电玻璃、碳布或钛网；所述工作电极上原位生长MnO2纳米材料时，所述工作电极选自ITO导电玻璃、碳布或钛网。
[0020]优选的，所述乙醇和水的体积比为1:3～2:1，所述Nafion在乙醇和水的混合溶剂中的浓度为0.05～2wt％。
[0021]优选的，所述MnO2纳米材料的负载量为0.2～80mg/cm2。
[0022]优选的，所述碱性电解液的pH为12～14的氢氧化钠溶液或氢氧化钾溶液，所述水溶性电解液中硫醇的浓度为50μM～1M。
[0023]优选的，所述恒电位催化氧化的电位为0.1～1V。
[0024]本申请提供了一种电催化脱除硫醇的方法，包括：将MnO2材料负载于工作电极上，在碱性电解液和硫醇的水溶性电解液中进行恒电位催化氧化。在本申请提供的方法中，硫醇与工作电极上的MnO2发生化学反应被氧化的同时，通过电化学方法还可将MnO2氧化再生，实现电化学催化氧化硫醇的目的，且MnO2材料不发生消耗，保证了整体的反应活性。另一方面，本申请在阳极电催化氧化脱除硫醇的同时，阴极耦合联产氢气。
附图说明
[0025]图1为本专利技术电催化脱除硫醇的反应示意图；
[0026]图2为本专利技术制备的α
‑
MnO2纳米催化剂；
[0027]图3为本专利技术制备的β
‑
MnO2纳米催化剂；
[0028]图4为本专利技术采用α
‑
MnO2修饰电极分别在不含丁硫醇钠和含有0.1M丁硫醇钠的氢氧化钠溶液中进行循环伏安曲线图；
[0029]图5为本专利技术采用β
‑
MnO2修饰电极分别在不含丁硫醇钠和含有0.1M丁硫醇钠的氢氧化钠溶液中进行循环伏安曲线图。
具体实施方式
[0030]为了进一步理解本专利技术，下面结合实施例对本专利技术优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本专利技术的特征和优点，而不是对本专利技术权利要求的限制。
[0031]鉴于现有技术中硫醇脱除催化剂失活以及安全、环保问题，本申请提供了一种电催化脱除硫醇的方法，该方法利用电化学催化反应脱除硫醇，在低电位下，利用MnO2作为催化剂高效氧化硫醇并且自身电化学再生，同时实现了阳极非均相催化和阴极耦合制氢。具体的，本专利技术实施例公开了一种电催化脱除硫醇的方法，包括：
[0032]将MnO2纳米材料负载于工作电极上，在碱性电解液和硫醇的水溶性电解液中进行恒电位催化。
[0033]在本申请中，MnO2纳米材料作为电化学催化剂，是由不同方法合成的不同晶型MnO2，其作为催化剂粘合于电极表面或原位生长于工作电极上。
[0034]在本申请中，所述MnO2纳米材料粘合于工作电极上的方法具体为：
[0035]将乙醇、水和Nafion溶液混合，再加入MnO2纳米材料，得到悬浊液；
[0036]将所述悬浊液涂覆于工作电极上，干燥成膜。
[0037]所述工作电极上原位生长MnO2纳米材料的方法具体为：
[0038]选用1cm2～1m2面积的导电基底，放入合成MnO2的前驱体溶液中，使用不同的条件和方法进行材料合成，实现MnO2的原位生长。
[0039]在本申请中，采用MnO2纳米材料粘合于工作电极上的方法时，所述工作电极选自玻碳电极、ITO导电玻璃、碳布或钛网；采用原位生长MnO2的方法时，所述工作电极选自ITO导电玻璃、碳布或钛网。
[0040]在上述过程中，所述乙醇和水的体积比为1:3～2:1，更具体地，所述体积比为2:1、1:1、2:3、1:2或1:3，所述Nafion在乙醇和水的混合溶剂中的浓度为0.05～2wt％；更具体地，所述Nafion溶液中的Nafion在乙醇和水的混合溶剂中的浓度为0.05～0.5wt％。Nafion作为粘合剂，其在在本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电催化脱除硫醇的方法，包括：将MnO2纳米材料负载于工作电极上，在碱性电解液和硫醇的水溶性电解液中进行恒电位催化氧化。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述MnO2材料选自α
‑
MnO2、β
‑
MnO2、γ
‑
MnO2、λ
‑
MnO2、δ
‑
MnO2或ε
‑
MnO2。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述MnO2纳米材料负载于工作电极的方式包括MnO2纳米材料粘合于所述工作电极上或工作电极上原位生长MnO2纳米材料。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述MnO2纳米材料粘合于工作电极上的方法具体为：将乙醇、水和Nafion溶液混合，再加入MnO2纳米材料，得到悬浊液；将所述悬浊液涂覆于工作电极上，干燥成膜；所述工作电极上原位...

【专利技术属性】
技术研发人员：张楠，马业锦，柯明，汤敏，
申请(专利权)人：中国石油大学北京，
类型：发明
国别省市：