一种空气气氛下降解六氟化硫的基于铁掺杂二硫化钼的催化材料制造技术

本发明专利技术公开了一种空气气氛下降解六氟化硫的基于铁掺杂二硫化钼的催化材料，涉及催化材料技术领域，其特征在于：所述催化材料以铁掺杂的二硫化钼Fe

【技术实现步骤摘要】
一种空气气氛下降解六氟化硫的基于铁掺杂二硫化钼的催化材料


[0001]本专利技术涉及材料
，具体涉及到一种空气气氛下降解六氟化硫的基于铁掺杂二硫化钼的催化材料，属于污染气体防治的环境保护


技术介绍

[0002]许多氟化气体具有非常高的全球变暖潜势，因此即使它们在大气中浓度较低，也能对全球变暖造成巨大的影响。氟化气体主要有氢氟碳化物(HFC)、全氟化碳(PFC)、六氟化硫(SF6)等。SF6是目前已知的温室效应最高的工业气体，它能够在大气中残留长达3200年，全球变暖潜势(GWP)约为同等数量的CO2的23900倍。目前，我国和美国、欧盟已经成为全球前三大SF6排放的经济体。在未来的特高压输电系统中，SF6依旧避免不了大量使用。SF6气体也成为了“碳达峰”“碳中和”的重要减排对象。以SF6这一最强的温室气体作为研究对象，开发研究降解材料以解决SF6的高效降解、达到国家节能减排、西电东输的重大战略要求已迫在眉睫。
[0003]工业上对高浓度(＞70％)的SF6废气，通常采用压缩再利用的方法，从而从源头上减少SF6的新增产量，节约成本，减少排放。但对于已经泄漏的SF6以及浓度较低的SF6废气，回收利用的效率降低。此时常采用吸附和降解的方法。例如，使用沸石，柱状粘土和活性炭已来吸收少量的SF6。但吸收后仍需一系列的后处理步骤，同时吸收量较为有限，吸附剂需要经常脱附再生。热解法是工业上最常用的SF6降解方法，但其操作温度较高，能耗较大。等离子体降解法操作条件温和，可以得到较高的SF6降解效率，但经常会产生有毒有害的副产物。光降解法产生的副产物一般无毒无害，其缺点在于降解效率低，且设备较为昂贵。与这些方法相比较而言，热催化降解是一种高效的处理SF6污染的方法，因为反应条件相对温和，便于循环利用，降解率高，降解效果好而得到广泛关注。然而目前这些研究都是基于氮气和氩气等理想条件下开展的，对于六氟化硫在大气环境中的降解行为尚未关注。因此有必要开发一种简单环保且能在一般空气气氛下降解SF6的催化材料。

技术实现思路

[0004]本专利技术的第一方面目的就是为了克服以上缺陷，合成了一种基于铁掺杂二硫化钼的降解材料，实现在空气氛围下低温降解SF6。
[0005]本专利技术的目的通过以下技术方案实现：
[0006]一种空气气氛下降解六氟化硫的基于铁掺杂二硫化钼的催化材料，其特征在于：所述催化材料以铁掺杂的二硫化钼(Fe
‑
MoS2)作为活性位点中心，以碳化硅、二氧化硅中的一种或多种作为载体，制备得Fe
‑
MoS2基催化材料，所述Fe
‑
MoS2基催化材料可用于在空气气氛下对六氟化硫进行催化降解。
[0007]本专利技术的第二方面目的是提供一种前述催化材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
[0008](1)将钼酸钠与乙酰丙酮铁按一定比例混合，并与升华硫粉末一起分散于乙二醇溶剂中，搅拌均匀后，在100～200℃下加热12～24h；将反应所得的沉淀洗涤、烘干后，得到铁掺杂的二硫化钼粉末Fe
‑
MoS2；
[0009](2)将Fe
‑
MoS2粉末与载体进行物理混合，得到一种空气气氛下降解六氟化硫的基于铁掺杂二硫化钼催化材料(Fe
‑
MoS2基催化材料)。
[0010]进一步地：
[0011]步骤(1)中：
[0012]所述钼酸钠与乙酰丙酮铁的投料比为0.05:1～0.8:1，优选为0.5:1。
[0013]优选在200℃下加热24h。
[0014]步骤(2)中：
[0015]所述载体选自碳化硅、二氧化硅等材料中的任意一种或多种，优选为碳化硅。
[0016]所述物理混合方法为：将载体和Fe
‑
MoS2粉末进行混合后，然后进行物理研磨，得到粉末状Fe
‑
MoS2基催化材料。
[0017]所述Fe
‑
MoS2在催化材料中的质量比为5wt％～50wt％，特别优选为10wt％。
[0018]本专利技术的第三方面目的是提供一种前述Fe
‑
MoS2基催化材料在催化降解六氟化硫中的应用，其特征在于，包括以下步骤：
[0019](1)向Fe
‑
MoS2基催化材料中通入六氟化硫混合气体，六氟化硫混合气体由六氟化硫和空气混合配制获得；
[0020](2)将Fe
‑
MoS2基催化材料在上述六氟化硫混合气体气氛下，于300～700℃下进行高温处理；
[0021](3)尾气经过氢氧化钠溶液处理收集。
[0022]进一步地：
[0023]步骤(1)中控制六氟化硫浓度小于60vol.％。
[0024]步骤(2)中的高温处理，温度优选为400～600℃，特别优选为450℃。
[0025]本专利技术与现有技术相比，具有以下有益效果：
[0026](1)本专利技术的Fe
‑
MoS2基催化材料，以Fe
‑
MoS2作为活性位点中心，以碳化硅、二氧化硅材料中的一种或多种作为载体，通过简单的物理研磨方法可制备而得，无需烧结，工艺简单，加工成本低，适合大规模生产。
[0027](2)通过实验证实，本专利技术的催化材料对六氟化硫在低于600℃下具有优越的降解能力，且基本不会产生有毒气体，且低温的低能耗符合环保理念。
[0028](3)本专利技术的催化材料可以在空气气氛下降解六氟化硫，区别于以往需要在氮气或氩气的保护气氛下降解的技术，十分符合实际情况，有巨大的实用潜能。
[0029](4)本专利技术的催化材料对六氟化硫的降解响应能力十分迅速，并且使用寿命较长。
[0030]以下结合附图对本专利技术实施方案进一步描述，以下实施例在本专利技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作流程，但本专利技术的保护范围不限于上述的实施例。
附图说明
[0031]图1为实施例1制备的Fe
‑
MoS2基催化材料的背散射电子图像。
[0032]图2为实施例1制备的Fe
‑
MoS2基催化材料的高分辨透射电镜图像。
[0033]图3为本专利技术催化降解六氟化硫的装置示意图。
[0034]图4为六氟化硫降解效率随持续时间增加的变化曲线。
[0035]图5为Fe
‑
MoS2基催化材料的不同组成对六氟化硫降解效率的影响曲线及降解量比较。
[0036]图6为Fe
‑
MoS2基催化材料的不同载体选择对六氟化硫降解效率的影响曲线。
[0037]图7为不同处理温度对六氟化硫降解效率的影响曲线。
[0038]图8为Fe
‑
MoS2基催化材料中Fe掺杂的比例六氟化硫浓度降解效率的影响曲线。
具体实施方式
[0039]实施例1：
[004本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种空气气氛下降解六氟化硫的基于铁掺杂二硫化钼的催化材料，其特征在于：所述催化材料以铁掺杂的二硫化钼Fe
‑
MoS2作为活性位点中心，以碳化硅、二氧化硅中的一种或多种作为载体，制备得Fe
‑
MoS2基催化材料，所述Fe
‑
MoS2基催化材料可用于在空气气氛下对六氟化硫进行催化降解。2.一种权利要求1所述催化材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将钼酸钠与乙酰丙酮铁按一定比例混合，并与升华硫粉末一起分散于乙二醇溶剂中，搅拌均匀后，在100～200℃下加热12～24h；将反应所得的沉淀洗涤、烘干后，得到铁掺杂的二硫化钼粉末Fe
‑
MoS2；(2)将Fe
‑
MoS2粉末与载体进行物理混合，制备得到Fe
‑
MoS2基催化材料。3.根据权利要求2所述的一种催化材料的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，所述钼酸钠与乙酰丙酮铁的投料比为0.05:1～0.8:1。4.根据权利要求3所述的一种催化材料的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，所述钼酸钠与乙酰丙酮铁的投料比为0.5:1。5.根据权利要求2所述的一种催化材料的制备方法，其特征在于：步骤(2)中，...

【专利技术属性】
技术研发人员：宰建陶，朱悦丹，董博旭，孟翔，赵亮，钱雪峰，
申请(专利权)人：上海交通大学绍兴新能源与分子工程研究院，
类型：发明
国别省市：