减少氮氧化物和挥发性有机物排放的太赫兹材料的制备方法技术

本发明专利技术公开减少氮氧化物和挥发性有机物排放的太赫兹材料的制备方法，包括如下步骤：原料混合：将二氧化硅、三氧化二铁和钨酸钙混合均匀，得到混合原料粉；熔融结晶：将混合原料粉进行熔融后冷却结晶，将结晶得到的混合结晶体重新粉碎得到混合结晶粉；压制成型：向混合结晶粉中加入改性氧化石墨烯和/或纳米硅基氧化物，混合均匀，得到太赫兹粉体；将太赫兹粉体压制成型，得到太赫兹材料块；加热处理：将太赫兹材料块置于煅烧炉中烧结，烧结结束后冷却并粉碎，得到太赫兹材料；辐照强化处理：将太赫兹材料置于太赫兹辐照线环境下进行辐照强化处理。将该太赫兹材料用于燃烧源减少氮氧化物和挥发性有机物排放时，其减排效能稳定性好。其减排效能稳定性好。

【技术实现步骤摘要】
减少氮氧化物和挥发性有机物排放的太赫兹材料的制备方法


[0001]本专利技术涉及太赫兹材料
具体地说是减少氮氧化物和挥发性有机物排放的太赫兹材料的制备方法。

技术介绍

[0002]氮氧化物和挥发性有机物是臭氧和二次PM2.5的前体物，改善环境空气质量必须加强对氮氧化物和挥发性有机物的排放控制。当前我国主要采用选择性催化还原方法(SCR)和选择性非催化还原方法(SNCR)对燃烧源燃烧后产生的氮氧化物进行末端控制，但对燃烧源的挥发性有机物排放几乎未进行控制。末端控制方式尽管能够减少氮氧化物和挥发性有机物的排放，但却增加能耗和氨逃逸，造成碳排放增加，氨逃逸又会造成二次污染。
[0003]近年来的探索中，能够发射太赫兹波谱的材料显示出对燃烧源氮氧化物和挥发性有机物减排具有一定的促进作用。比如专利CN111875819A制备了一种用于汽油车辆减排节油的太赫兹母粒，可以发射太赫兹波对油燃料、空气和冷却液等进行活化，可使车辆HC平均下降90％、NOx平均下降70％，平均节约燃油10％，动力提升8％，可以减少积碳、延长三元催化器寿命，同时降低尾气对PM2.5的贡献90％。
[0004]但本申请专利技术人将上述太赫兹材料应用于柴油车等其它移动源燃料进行了反复测试，发现其促进氮氧化物和挥发性有机物减排的效能不稳定，在有些试验中，尾气中排出了更多的有害物质，具有很大的偏差。因此有必要设计一种能够减少燃烧源氮氧化物和挥发性有机物排放的太赫兹材料的制备方法，并使得制备得到的太赫兹材料具有较稳定的燃烧源氮氧化物和挥发性有机物促减排效能。

技术实现思路

[0005]为此，本专利技术所要解决的技术问题在于提供一种能够减少燃烧源氮氧化物和挥发性有机物排放的太赫兹材料的制备方法，以解决现有的太赫兹材料用于燃烧源减少氮氧化物和挥发性有机物排放时，其减排效能稳定性差的问题。
[0006]为解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：
[0007]减少氮氧化物和挥发性有机物排放的太赫兹材料的制备方法，包括如下步骤：
[0008]步骤(1)、原料混合：将二氧化硅、三氧化二铁和钨酸钙混合均匀，得到混合原料粉；
[0009]步骤(2)、熔融结晶：将混合原料粉进行熔融后冷却结晶，将结晶得到的混合结晶体重新粉碎得到混合结晶粉；
[0010]步骤(3)、压制成型：向混合结晶粉中加入改性氧化石墨烯和/或纳米硅基氧化物，混合均匀，得到太赫兹粉体；将太赫兹粉体压制成型，得到太赫兹材料块；
[0011]步骤(4)、加热处理：将太赫兹材料块置于煅烧炉中烧结，烧结结束后冷却并粉碎，得到太赫兹材料；
[0012]步骤(5)、辐照强化处理：将太赫兹材料置于太赫兹辐照线环境下进行辐照强化处
理。
[0013]上述减少氮氧化物和挥发性有机物排放的太赫兹材料的制备方法，步骤(1)中，二氧化硅、三氧化二铁和钨酸钙的质量之比为：(3～5):(1～3):(1～2)；二氧化硅、三氧化二铁和钨酸钙均过200目筛。
[0014]上述减少氮氧化物和挥发性有机物排放的太赫兹材料的制备方法，步骤(2)中，熔融温度为1600～1800℃，熔融时间为1～1.5h；混合结晶体粉碎后过300目筛，得到混合结晶粉。
[0015]上述减少氮氧化物和挥发性有机物排放的太赫兹材料的制备方法，步骤(3)中，压制成型的压力为3～5MPa，保压时间为10～20mi n；压制成型温度为室温；
[0016]当混合结晶粉中加入的是改性氧化石墨烯时，混合结晶粉与改性氧化石墨烯的质量之比为5～8:1；
[0017]当混合结晶粉中加入的是纳米硅基氧化物时，混合结晶粉与纳米硅基氧化物的质量之比为3～5:1；
[0018]当混合结晶粉中加入的是改性氧化石墨烯和纳米硅基氧化物时，混合结晶粉的质量与改性氧化石墨烯和纳米硅基氧化物质量之和之比为：2～5:1，且改性氧化石墨烯与纳米硅基氧化物的质量之比为1:2～3。
[0019]上述减少氮氧化物和挥发性有机物排放的太赫兹材料的制备方法，步骤(3)中改性氧化石墨烯的制备方法为：
[0020]步骤(A
‑
1)、将氧化石墨烯超声分散在二甲基亚砜中，得到氧化石墨烯分散液；
[0021]步骤(A
‑
2)、向氧化石墨烯分散液中加入硅胶和N,N'
‑
二异丙基碳二亚胺，并置于水浴中进行加热反应；
[0022]步骤(A
‑
3)、将反应得到的产物依次经水和甲醇清洗后烘干，得到改性氧化石墨烯。
[0023]上述减少氮氧化物和挥发性有机物排放的太赫兹材料的制备方法，步骤(A
‑
1)中，氧化石墨烯分散液中氧化石墨烯的质量分数为15～20wt％；
[0024]步骤(A
‑
2)中，氧化石墨烯、硅胶和N,N'
‑
二异丙基碳二亚胺三者的质量之比为：1：(15～20)：(2～4)；加热反应的温度为30～40℃，加热反应的时间为30～60mi n。
[0025]上述减少氮氧化物和挥发性有机物排放的太赫兹材料的制备方法，步骤(3)中纳米硅基氧化物的制备方法为：
[0026]步骤(B
‑
1)、将硫酸镁和正硅酸乙酯置于水中分散均匀，得到混合分散液；向混合分散液中加入无机酸进行反应，待反应完成后调节pH至中性，静置后得到混合体系A；
[0027]步骤(B
‑
2)、向混合体系A中加入丙酮进行搅拌，接着加入乙烯基三乙氧基硅烷，继续搅拌，搅拌结束后得到混合体系B；
[0028]步骤(B
‑
3)、将混合体系B干燥，即得到纳米硅基氧化物。
[0029]上述减少氮氧化物和挥发性有机物排放的太赫兹材料的制备方法，步骤(B
‑
1)中，硫酸镁、正硅酸乙酯和水的质量之比为1：(1～1.5)：(2～3)；无机酸的加入量以使得混合分散液的pH为4～5为标准；反应时间为4～6h，静置时间为16～24h；
[0030]步骤(B
‑
2)中丙酮与步骤(B
‑
1)中水的体积之比为1：8～10，乙烯基三乙氧基硅烷与丙酮的体积之比为1.5～2:1；加入丙酮后的搅拌时间为1～1.5h，加入乙烯基三乙氧基硅
烷后搅拌时间为2～3h；
[0031]步骤(B
‑
3)中，干燥温度为60～70℃，干燥时间为12～24h。
[0032]上述减少氮氧化物和挥发性有机物排放的太赫兹材料的制备方法，步骤(4)中，烧结温度为1100～1300℃，烧结时间为1～2h；太赫兹材料的粒径为10～50μm。
[0033]上述减少氮氧化物和挥发性有机物排放的太赫兹材料的制备方法，步骤(5)中，辐照强化处理的条件为：先在2.3
×
10
11
频段下辐射处理1～3h，然后在5.5
×
10
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.减少氮氧化物和挥发性有机物排放的太赫兹材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤(1)、原料混合：将二氧化硅、三氧化二铁和钨酸钙混合均匀，得到混合原料粉；步骤(2)、熔融结晶：将混合原料粉进行熔融后冷却结晶，将结晶得到的混合结晶体重新粉碎得到混合结晶粉；步骤(3)、压制成型：向混合结晶粉中加入改性氧化石墨烯和/或纳米硅基氧化物，混合均匀，得到太赫兹粉体；将太赫兹粉体压制成型，得到太赫兹材料块；步骤(4)、加热处理：将太赫兹材料块置于煅烧炉中烧结，烧结结束后冷却并粉碎，得到太赫兹材料；步骤(5)、辐照强化处理：将太赫兹材料置于太赫兹辐照线环境下进行辐照强化处理。2.根据权利要求1所述的减少氮氧化物和挥发性有机物排放的太赫兹材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，二氧化硅、三氧化二铁和钨酸钙的质量之比为：(3～5):(1～3):(1～2)；二氧化硅、三氧化二铁和钨酸钙均过200目筛。3.根据权利要求1所述的减少氮氧化物和挥发性有机物排放的太赫兹材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，熔融温度为1600～1800℃，熔融时间为1～1.5h；混合结晶体粉碎后过300目筛，得到混合结晶粉。4.根据权利要求1所述的减少氮氧化物和挥发性有机物排放的太赫兹材料的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，压制成型的压力为3～5MPa，保压时间为10～20min；压制成型温度为室温；当混合结晶粉中加入的是改性氧化石墨烯时，混合结晶粉与改性氧化石墨烯的质量之比为5～8:1；当混合结晶粉中加入的是纳米硅基氧化物时，混合结晶粉与纳米硅基氧化物的质量之比为3～5:1；当混合结晶粉中加入的是改性氧化石墨烯和纳米硅基氧化物时，混合结晶粉的质量与改性氧化石墨烯和纳米硅基氧化物质量之和之比为：2～5:1，且改性氧化石墨烯与纳米硅基氧化物的质量之比为1:2～3。5.根据权利要求1所述的减少氮氧化物和挥发性有机物排放的太赫兹材料的制备方法，其特征在于，步骤(3)中改性氧化石墨烯的制备方法为：步骤(A
‑
1)、将氧化石墨烯超声分散在二甲基亚砜中，得到氧化石墨烯分散液；步骤(A
‑
2)、向氧化石墨烯分散液中加入硅胶和N,N'
‑
二异丙基碳二亚胺，并置于水浴中进行加热反应；步骤(A
‑
3)、将反应得到的产物依次经水和甲醇清洗后烘干，得到改性氧化石墨烯。6.根据权利要求5所述的减少氮氧化物和挥发性有机物排放的太赫兹材料的制备方法，其特征在于，步骤(A
‑
1)中，氧化石墨烯分散液中...

【专利技术属性】
技术研发人员：王宗爽，顾闫悦，徐舒，
申请(专利权)人：中国环境科学研究院，
类型：发明
国别省市：