一种用于CO吸附的Cu2O-C吸附剂的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种用于CO吸附的Cu2O

【技术实现步骤摘要】
一种用于CO吸附的Cu2O
‑
C吸附剂的制备方法


[0001]本专利技术涉及CO吸附剂合成
，具体涉及的是一种用于CO吸附的Cu2O
‑
C吸附剂的制备方法。

技术介绍

[0002]一氧化碳(CO)是一种无色、无味、无刺激性的气体，它是由不完全燃烧或燃烧不充分的燃料产生的主要气体成分之一，可能来自于家庭供暖系统、汽车排气、工业过程或火灾等。尽管CO在自然界中存在，但高浓度的CO对人类和环境都具有很大的危害性，具体体现在如下方面：
[0003]1.健康危害：高浓度的CO可以进入人体血液，通过与血红蛋白结合，阻止氧气的输送至身体组织，导致缺氧。这可能会导致头痛、眩晕、恶心、呕吐、意识丧失甚至死亡。特别是对于老年人、儿童、孕妇和心脏病患者等身体较为脆弱的人群，CO中毒风险更高。
[0004]2.环境影响：CO与环境中的其他化学物质反应，形成污染物，如臭氧和颗粒物。这些污染物对空气质量和生态系统产生负面影响，影响到植物生长和动物生态平衡。
[0005]因此，人们应该加强对CO的意识，采取适当的防护和预防措施，以减少CO中毒和环境污染的风险。这就涉及对CO的吸附处理，其中最关键的技术是提供一种适宜的吸附剂。我们在研究中发现，Cu2O
‑
C吸附剂在CO吸附上具有一定的优势，其中亚铜离子在吸附过程中发挥了重要作用，其工作原理如下式所示：
[0006][0007]在π
‑
络合机理中，因为CO既可以提供电子，又可以被授予电子。而Cu
+
既有空s轨道能被授予电子，也可以给予电子填充满一氧化碳的d轨道。因此在CO
‑
Cu
+
形成化学键时，Cu
+
的空4s轨道和CO分子2(5σ)或4(5σ+1π)轨道提供的电子重迭，构成σ组分；而CO空反2π键轨道和Cu
+
中填充满的3d轨道重轨，构成π组分。这些结构导致了Cu
+
对CO的结合能力增强，形成非常稳定的络合物，进而可用于实现CO的吸附。然而上述吸附剂对CO的吸附能力仍然不够理想，多次吸附、脱附循环，吸附性能也变化较大，因此，如何进一步提升Cu2O
‑
C吸附剂的吸附能力，并延长吸附剂寿命，是我们重点研究的课题。

技术实现思路

[0008]本专利技术旨在提供一种用于CO吸附的Cu2O
‑
C吸附剂的制备方法，以解决现有Cu2O
‑
C吸附剂吸附能力不理想且吸附寿命较低的技术问题。
[0009]为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：
[0010]一种用于CO吸附的Cu2O
‑
C吸附剂的制备方法，包括如下步骤：
[0011](1)将硝酸铜溶于去离子水中；
[0012](2)在步骤(1)所得硝酸铜溶液中添加1.5～2倍于硝酸铜质量的聚乙烯吡咯烷酮，并加热至40～60℃，搅拌至完全溶解；
[0013](3)将1.5倍硝酸铜摩尔量的方酸和相同摩尔量的乙二酸逐滴加入步骤(2)所得溶
液体系中，搅拌至完全溶解；
[0014](4)将步骤(3)所得溶液转入反应罐中，加热至140～160℃，持续反应2～4小时；
[0015](5)将步骤(4)所得反应液过滤，得到浅绿色沉淀，并洗涤，而后烘干；
[0016](6)在氮气氛围下，将步骤(5)所得固体以1～5℃/min的升温速率、在700～750℃下持续煅烧1～2小时；
[0017](7)将步骤(6)煅烧所得黑色粉末超声分散至水中，缓慢搅拌，并滴入硼氢化锌溶液，直至无气泡产生，过滤、干燥即可得到Cu2O
‑
C吸附剂。
[0018]作为优选地，步骤(2)所述聚乙烯吡咯烷酮的平均分子量为30000。
[0019]作为优选地，步骤(5)中，洗涤浅绿色沉淀的溶剂为去离子水和正己烷，且分别采用去离子水和正己烷各清洗三次。
[0020]作为优选地，步骤(6)中，升温速率为3℃/min。
[0021]作为优选地，步骤(7)中，所述硼氢化锌溶液的浓度为0.1mol/L。
[0022]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0023]1、本专利技术采用特定试剂及其比例制备的金属有机骨架材料(MOF)作为前驱体，能高度分散吸附中心Cu，并且碳化之后的碳材料具有高比表面积和可调控的孔隙结构，可以提供更多的吸附位点，从而提高吸附效果；
[0024]2、本专利技术属于可再生吸附剂，包括温和条件下可再生的材料和可再生吸附剂，以提高吸附剂的再生效率和稳定性。
[0025]3、本专利技术的原材料安全易得，制作成本低，工艺流程便捷，操作简单，有利于工程推广。
附图说明
[0026]图1为采用不同还原剂对活性中心进行还原所制得的吸附剂的吸附性能柱状图；
[0027]图2为采用不同金属活性中心所制得的吸附剂的吸附性能柱状图；
[0028]图3为采用不同方酸和乙二酸摩尔比所制得的Cu2O
‑
C吸附剂的吸附性能柱状图；
[0029]图4为煅烧过程中不同升温速率所制得的Cu2O
‑
C吸附剂的吸附性能柱状图；
[0030]图5为不同载体的Cu2O吸附剂的吸附性能柱状图；
[0031]图6为实施例1所得Cu2O
‑
C吸附剂多次吸脱附的吸附性能折线图。
具体实施方式
[0032]为了使本领域的技术人员更好地理解本专利技术的技术方案，下面结合各实施例和附图对本专利技术作进一步说明，本专利技术的实现方式包括但不仅限于以下实施例。
[0033]在整个说明书中，除非另有特别说明，本文使用的术语应理解为如本领域中通常所使用的含义。因此，除非另有定义，本文使用的所有技术和科学术语具有与本专利技术所属领域技术人员的一般理解相同的含义。若存在矛盾，本说明书优先。
[0034]除非另有特别说明，本专利技术中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等，均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。
[0035]以下各个实施例，以不同的反应条件制得不同的催化剂，并验证催化活性。
[0036]本专利技术所得吸附剂的吸附性能实验过程为：样品的CO吸附测试是通过美国
MicromeriticsASAP 2020测试得到，测试温度为25℃，压力范围为1atm。在进行气体吸附实验前，须先将约100mg样品在脱气站进行真空150℃下脱气24h处理。脱气结束称重后转移到ASAP2020吸附仪分析站进行气体静态吸附测试。
[0037]实施例1
[0038]本实施例催化剂的制备过程如下：
[0039](1)将1.87g硝酸铜Cu(NO3)2的溶于20mL去离子水中。
[0040](2)在上述溶液中添加3g的聚乙烯吡咯烷酮(分子量30000左右)，加热到50℃，搅拌完全溶解。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于CO吸附的Cu2O
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C吸附剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)将硝酸铜溶于去离子水中；(2)在步骤(1)所得硝酸铜溶液中添加1.5～2倍于硝酸铜质量的聚乙烯吡咯烷酮，并加热至40～60℃，搅拌至完全溶解；(3)将1.5倍硝酸铜摩尔量的方酸和相同摩尔量的乙二酸逐滴加入步骤(2)所得溶液体系中，搅拌至完全溶解；(4)将步骤(3)所得溶液转入反应罐中，加热至140～160℃，持续反应2～4小时；(5)将步骤(4)所得反应液过滤，得到浅绿色沉淀，并洗涤，而后烘干；(6)在氮气氛围下，将步骤(5)所得固体以1～5℃/min的升温速率、在700～750℃下持续煅...

【专利技术属性】
技术研发人员：李毅舟，魏征，施红旗，苏洪涛，王骁，姜国宝，田奇琦，
申请(专利权)人：中国船舶集团有限公司第七一九研究所，
类型：发明
国别省市：