一种一氧化碳吸附剂及其制备方法技术

本申请公开了一种一氧化碳吸附剂及其制备方法，所述一氧化碳吸附剂为氮修饰的活性炭负载亚铜化合物；氮修饰的活性炭中的含氮官能团能使活性炭更易与铜离子结合，从而有利于铜盐更加均匀的分散在活性炭的表面，此法得到的一氧化碳吸附剂具有较大的一氧化碳吸附量。一氧化碳吸附剂具有较大的一氧化碳吸附量。

【技术实现步骤摘要】
一种一氧化碳吸附剂及其制备方法


[0001]本申请涉及一种一氧化碳吸附剂及其制备方法，属于化学材料


技术介绍

[0002]一氧化碳是重要的基础化工原料，广泛应用于化工、石油、天然气，以及钢铁厂、电站、金属矿等。CO不仅可以作为气体燃料，也可用于冶炼金属，工业上常用CO还原氧化铁来冶炼生铁。还可以作为合成甲醇、醋酸乙烯、甲酸甲酯的原料气等。在冶金、化学、石墨电极制造以及煤炉气、钢厂尾气中均有CO存在。CO气源中CO通常与H2、N2、CH4和CO2等气体共存，因此分离提纯CO具有非常重要的经济和社会双重意义。目前CO的主要分离方法有深冷分离法、铜氨液吸收法、膜分离法以及固体吸附分离法等。其中深冷分离法回收系统以及冷冻系统复杂，使得工艺能耗高，而铜氨液吸附法也具有提纯的CO净化度不高、亚铜离子不稳定等缺点。与其它技术相比，吸附分离技术具有操作方便、耗能低和技术成熟等优势，因此在工业应用解决实际问题中吸附分离技术具有相当大的竞争优势，该技术的核心是吸附剂，目前常用的吸附剂为分子筛负载氯化亚铜，但分子筛比表面没有活性炭大，所以氯化亚铜的负载量不高。
[0003]氮掺杂可以调控碳材料的表面性能，在改性活性炭孔结构的同时将具有较高活性的含氮官能团引入到活性炭中，而含氮官能团能使活性炭更易与金属离子结合，从而有利于金属盐更加均匀的分散在活性炭的表面，进而使其在吸附，催化以及电化学方面具有更高的活性。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供了一种一氧化碳吸附剂，吸附剂包括载体和亚铜化合物，所述载体为氮修饰的活性炭载体；所述亚铜化合物负载在氮修饰的活性炭载体上。与现有技术相比，本申请中的吸附剂的CO吸附量大，吸附剂再生容易。
[0005]根据本申请的第一方面，提供了一种一氧化碳吸附剂的制备方法。采用经过氮修饰的活性炭更易与铜离子结合，从而有利于铜盐更加均匀的分散在活性炭的表面，提高了一价铜在活性炭上的负载量。
[0006]一种一氧化碳吸附剂的制备方法，将包含氮修饰的活性炭和铜化合物的混合物在还原性气氛下进行热分散处理，得到一氧化碳吸附剂；
[0007]所述氮修饰的活性炭与铜化合物质量比为1:0.8～10。
[0008]可选地，所述氮修饰的活性炭中氮的质量分数为：10wt％～30wt％。
[0009]可选地，活性炭中氮的质量分数为：10wt％～15wt％。
[0010]可选地，干燥处理温度为120～200℃，干燥时间为10～24h。
[0011]可选地，所述铜化合物包括卤化亚铜、乙酸亚铜、氧化亚铜、卤化铜、乙酸铜、碱式碳酸铜中的至少一种。
[0012]可选地，所述铜化合物包括卤化亚铜、乙酸亚铜、卤化铜、乙酸铜等中的至少一种。
[0013]可选地，所述卤化亚铜包括氯化亚铜、溴化亚铜、碘化亚铜中的至少一种。
[0014]可选地，所述卤化铜包括氯化铜、溴化铜、碘化铜中的至少一种。
[0015]可选地，所述氮修饰的活性炭与铜化合物质量比为1:0.8～5。
[0016]可选地，所述热分散处理温度为200～600度，热分散处理时间为4～48h。
[0017]可选地，所述热分散的温度选自200℃、210℃、250℃、275℃、300℃、325℃、350℃、375℃、400℃、425℃、450℃、475℃、500℃、525℃、550℃、575℃或600℃中的任意值或任意两者之间的范围值
[0018]可选地，所述热分散的时间选自4h、5h、10h、15h、20h、25h、30h、35h、40h、45h或48h中的任意值或任意两者之间的范围值。
[0019]可选地，所述热分散处理温度为300～500度，热分散处理时间为10～40h。
[0020]可选地，还原性气体包含CO、H2、C2H4中的至少一种。
[0021]可选地，所述还原性气体包含CO和/或H2。
[0022]可选地，所述氮修饰的活性炭的制备方法包括如下步骤：将活性炭在含氮化合物的溶液中浸渍，再在非活性气体中进行热处理，得到氮修饰的活性炭。
[0023]可选地，所述浸渍的方式为过量浸渍。
[0024]可选地，所述热处理温度为600～1000℃，热处理时间为2～24h。
[0025]可选地，所述热处理的温度选自600℃、650℃、675℃、700℃、725℃、750℃、775℃、800℃、825℃、850℃、875℃、900℃、925℃、950℃、975℃或1000℃中的任意值或任意两者之间的范围值。
[0026]可选地，所述热处理的时间选自2h、3h、5h、7h、10h、12.5h、15h、17.5h、20h、22h或24h中的任意值或任意两者之间的范围值。
[0027]可选地，所述热处理温度为700～850℃，热处理时间为4～12h。
[0028]可选地，所述非活性气体选自氮气、惰性气体中的至少一种。
[0029]可选地，所述含氮化合物包括硝酸、尿素、吡咯类化合物、吡啶类类化合物、咪唑类化合物中的至少一种。
[0030]优选的，所述吡咯类化合物包括吡咯、N
‑
甲基吡咯、2
‑
氨基吡咯中的至少一种。
[0031]优选的，所述吡啶类化合物包括吡啶、N
‑
甲基吡啶、2
‑
氨基吡啶中的至少一种。
[0032]优选的，所述咪唑类化合物包括咪唑、N
‑
甲基咪唑、1
‑
正丁基咪唑、4
‑
硝基咪唑中的至少一种。
[0033]可选地，所述将活性炭在含氮化合物的溶液中浸渍，进行干燥处理，再在非活性气体中进行热处理。
[0034]可选地，干燥处理温度为100～250℃，干燥时间为4～48h。
[0035]可选地，所述干燥的温度选自100℃、110℃、120℃、130℃、140℃、150℃、160℃、170℃、180℃、190℃、200℃、210℃、220℃、230℃、240℃或250℃中的任意值或任意两者之间的范围值。
[0036]可选地，所述干燥的时间选自4h、5h、10h、15h、20h、25h、30h、35h、40h、45h或48h中的任意值或任意两者之间的范围值。
[0037]作为一种具体的实施方式，所述方法包括：活性炭浸渍含氮化合物，干燥，然后在非活性气氛下600～1000℃进行热处理即可得到氮修饰的活性炭，随后将得到的氮修饰的
活性炭与铜化合物机械混合均匀，然后在还原性气氛下200～600度加热处理，使铜盐自发热分散到氮修饰的活性炭上即可得到所述一氧化碳吸附剂。
[0038]本申请能产生的有益效果包括：
[0039](1)本申请中经过氮修饰的活性炭更易与铜离子结合，从而有利于铜盐更加均匀的分散在活性炭的表面，提高了一价铜在活性炭上的负载量。
[0040](2)本申请中一氧化碳吸附剂由于CO分子本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种一氧化碳吸附剂的制备方法，其特征在于，将包含氮修饰的活性炭和铜化合物的混合物在还原性气氛下进行热分散处理，得到一氧化碳吸附剂；所述氮修饰的活性炭与铜化合物质量比为1:0.8～10。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述氮修饰的活性炭中氮的质量分数为：10wt％～30wt％；优选地，氮修饰的活性炭中氮的质量分数为：10wt％～15wt％。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述铜化合物包括卤化亚铜、乙酸亚铜、氧化亚铜、卤化铜、乙酸铜、碱式碳酸铜中的至少一种；优选地，所述铜化合物包括卤化亚铜、乙酸亚铜、氧化亚铜、卤化铜、乙酸铜等中的至少一种；优选地，所述卤化亚铜包括氯化亚铜、溴化亚铜、碘化亚铜中的至少一种；优选地，所述卤化铜包括氯化铜、溴化铜、碘化铜中的至少一种。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述氮修饰的活性炭与铜化合物质量比为1:0.8～5。5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述热分散处理温度为200～700度，热分散处理时间为4～48h；优选地，所述热分散处理温度为300～600度，热分散处理时间为6～40h。6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述还原性气体包含CO、H2、C2H4中的至少一种，气体流量在100ml/min～1000ml/min；优选地，所述还原性气体包含CO和/或H2，气体流量在200ml/min～800ml/min。7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述氮修饰的...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁丹华，徐云鹏，刘中民，
申请(专利权)人：中国科学院大连化学物理研究所，
类型：发明
国别省市：