以金属有机骨架材料制备催化剂用于脱除二氧化硫的方法技术

以金属有机骨架材料制备催化剂用于脱除二氧化硫的方法，属于烟气脱硫技术领域。本发明专利技术将六水合硝酸锌和对苯二甲酸以2:1的摩尔比，在强烈搅拌下溶于等量的N，N‑二甲基甲酰胺中。待溶解之后，转入带有聚四氟乙烯内衬的反应釜中，置于150‑240℃烘箱中反应18‑30h后取出，过滤，用N，N‑二甲基甲酰胺洗涤，80℃过夜烘干，得到金属有机骨架材料MOF‑5。将所制备的MOF‑5材料在150‑250℃条件下，抽真空处理12‑24小时，使真空度小于10‑3mmHg。在25‑200℃条件下，进行脱除SO2性能测试，SO2去除量达到1.0‑1.5mmol/g。本发明专利技术合成的金属有机骨架材料对推进相关行业脱硫技术有重要意义。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于烟气脱硫
，涉及到一种以金属有机骨架材料制备催化剂用于脱除二氧化硫的方法。
技术介绍
随着工业革命的发展，人类对于能源的需求急剧增加，导致了越来越多的二氧化硫(SO2)的排放，SO2危害人类健康，破坏生态环境，加重雾霾污染，从而受到世界各国的普遍关注。有效的控制SO2排放是目前环境科学与
的研究热点和前沿课题。烟气脱硫(FGD)技术是控制SO2最有效的手段之一。在众多的烟气脱硫技术中，采用多孔材料实现对SO2消除的技术，不仅投资低、操作方便、而且能耗低、无污染，因而备受世界各国政府及其学术领域的关注，成为一种非常具有发展潜力的处理技术。该项技术的核心在于多孔材料的选择及制备，目前应用于SO2吸附储存的多孔材料主要以活性炭和活性碳纤维等炭基材料为主。这类材料虽然具有一定的吸附SO2的能力，但是由于存在吸附硫容有限，孔隙结构不规则和表面活性基团不确定等问题而限制了其大规模的长期发展。因此，迫切需要开发新型的脱硫催化剂。金属有机骨架材料(MOFs)是一种新型的具有多孔结构的功能材料，具有比表面大，孔径可调，结构稳定等特点。由于MOFs材料具有较多优点，受到研究学者的很大关注，主要集中在气体储存、吸附分离、催化反应等方面。其中，MOF-5(又称IRMOF-1)为典型的MOFs材料，其结构由分离的次级结构单元通过有机配体苯环桥连，自组装而成。MOFs材料在气体吸附存储方面的应>用，多年来重点集中在一些小分子气体上，如H2、CH4、CO2、O2和N2等。但是对SO2脱除的研究尚处于起步阶段，相关研究报道还很少见。
技术实现思路
针对传统多孔材料中孔隙结构不规则，对于二氧化硫的吸附能力有限的问题，本专利技术提供一种以金属有机骨架材料为脱硫催化剂，该催化剂能够用于脱除二氧化硫。本专利技术的技术方案通过以下步骤实现：一种以金属有机骨架材料制备催化剂用于脱除二氧化硫的方法，包括以下二个步骤：(1)以金属有机骨架材料制备催化剂将六水合硝酸锌和对苯二甲酸以2:1的摩尔比，在强烈搅拌下溶于等量的N，N-二甲基甲酰胺中。待溶解之后，转入带有聚四氟乙烯内衬的反应釜中，置于150-240℃烘箱中反应18-30h后取出过滤，用N，N-二甲基甲酰胺洗涤，80℃过夜烘干，得到白色粉末为脱硫的MOF-5催化剂。(2)MOF-5催化剂用于脱除二氧化硫将脱硫MOF-5催化剂在150-250℃条件下，抽真空处理12-24小时，真空度小于10-3mmHg。在25-200℃条件下，进行SO2脱除，SO2去除量达到1.0-1.5mmol/g。本专利技术所制备的金属有机骨架材料MOF-5具有立方体结构、较大的比表面积和孔容并且含有大量的活性位点。这些活性位点在脱除SO2反应中可作为酸性和碱性位点促进催化剂对SO2的吸附。本专利技术确定了MOF-5催化剂的最佳合成条件。性能测试结果表明，本专利技术合成的金属有机骨架材料MOF-5对SO2有一定的脱除能力，对推进相关行业脱硫技术的发展具有重要意义。附图说明图1是所制备的金属有机骨架材料MOF-5的X-射线衍射图(XRD)。其中，横坐标是两倍的衍射角(2θ)，纵坐标是衍射峰的强度(cps)。图2是制备的MOF-5催化剂的热重曲线图。图3是制备的MOF-5催化剂的扫描电镜图(SEM)。图4是制备的MOF-5催化剂在25、100和200℃下对二氧化硫吸附能力示意图。其中，横坐标是二氧化硫分压力(kPa)，纵坐标是二氧化硫的吸附量(mmol/g)。具体实施方式以下结合技术方案和附图详细叙述本专利技术的具体实施例。实施例1将1.188g的Zn(NO3)2·6H2O和0.332g对苯二甲酸(H2BDC)在强烈搅拌下溶于80ml的N，N-二甲基甲酰胺(DMF)中。待溶解之后，转入100ml反应釜中，置于180℃烘箱中反应20h后取出，过滤，用N，N-二甲基甲酰胺洗涤，80℃过夜烘干，制得MOF-5催化剂。图3是催化剂的扫描电镜图，所制备的MOF-5催化剂为立方体结构。实施例2按照实施例1的本专利技术制备方法，将Zn(NO3)2·6H2O质量增加到5.94g，对苯二甲酸质量增加到1.66g，在强烈搅拌下溶于400ml的N，N-二甲基甲酰胺中。待溶解之后，转入500ml反应釜中，置于200℃烘箱中反应24h后取出，过滤，用N，N-二甲基甲酰胺洗涤，80℃过夜烘干，制得MOF-5催化剂。实施例3称取0.2g实施例1所制备的MOF-5催化剂，在180℃条件下，抽真空处理24小时。在25℃下，对上述材料进行脱除SO2性能测试，SO2脱除量达到1.31mmol/g。实施例4称取0.2g实施例1所制备的MOF-5催化剂，在180℃条件下，抽真空处理24小时。在100℃下，对上述材料进行脱除SO2性能测试，SO2脱除量达到1.28mmol/g。实施例5称取0.2g实施例2所制备的MOF-5催化剂，在180℃条件下，抽真空处理24小时。在100℃下，对上述材料进行脱除SO2性能测试，SO2脱除量达到1.28mmol/g。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种以金属有机骨架材料制备催化剂用于脱除二氧化硫的方法，其特征在于，步骤如下：(1)以金属有机骨架材料制备催化剂将六水合硝酸锌和对苯二甲酸以2:1的摩尔比，在强烈搅拌下溶于等量的N，N‑二甲基甲酰胺中；待溶解之后，转入带有聚四氟乙烯内衬的反应釜中，置于150‑240℃烘箱中反应18‑30h后取出过滤，用N，N‑二甲基甲酰胺洗涤，80℃过夜烘干，得到白色粉末为脱硫催化剂MOF‑5材料；(2)MOF‑5催化剂用于脱除二氧化硫将脱硫MOF‑5催化剂在150‑250℃条件下，抽真空处理12‑24小时，真空度小于10‑3mmHg；在25‑200℃条件下，进行SO2脱除。

【技术特征摘要】
1.一种以金属有机骨架材料制备催化剂用于脱除二氧化硫的方法，其特征在于，
步骤如下：
(1)以金属有机骨架材料制备催化剂
将六水合硝酸锌和对苯二甲酸以2:1的摩尔比，在强烈搅拌下溶于等量的N，
N-二甲基甲酰胺中；待溶解之后，转入带有聚四氟乙烯内衬的反应釜中，置于
150-240℃烘箱中反应18-30h后取出过滤，用N，N-二甲基甲酰胺洗涤，80℃
过夜烘干，得到白色粉末为脱硫...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵玲，裴佳斯，毕思宁，赵吉，刘崎峰，王川，
申请(专利权)人：内蒙古大学，
类型：发明
国别省市：内蒙古;15