【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于催化剂的，更具体地，涉及一种活性炭负载微纳米二硫化钴催化剂及其制备方法和应用。
技术介绍
1、挥发性有机化合物(vocs)是臭氧和雾霾形成的主要前体。其中，苯乙烯、甲苯和氯苯等苯系vocs在塑料、印刷和电子工业中的排放量不断增加，由于其具有生理毒性、恶臭、致突变和致癌的特性，将对人类健康和生态系统造成严重危害。常用的去除vocs废气的方法主要有吸附法、吸收法、热焚烧法、催化氧化法等。这些传统的去除vocs废气的方法存在着易吸附饱和、难再生、能耗高、增加碳排放和生成毒副产物等问题，造成更严重的二次污染。
2、高级氧化工艺(aop)湿式洗涤器技术是近年发展起来的一种通过生成各种活性氧(ros)来去除vocs的技术，如羟基自由基(ho·)、硫酸根自由基(so4·-)、超氧自由基(o2·-)和单线态氧(1o2)。高选择性自由基如so4·-倾向于直接与富电子的污染物进行反应，而氧化能力强的ho·则将有机物矿化为无害的co2和h2o。高级氧化工艺(aop)湿式洗涤器技术具有成本效益好、环境友好等优点，已广泛应用于vocs的去除。
3、但是，高毒性的苯系vocs通常具有强疏水性，进入aop湿式洗涤器后，会因其强疏水特性而迅速逃逸出液相主体，导致aop洗涤器液相中大量自由基未来得及与苯系vocs反应，便无效自淬灭消耗，进而对苯系vocs的降解效率和深度脱毒产生严重阻碍。此外，过渡金属催化活化过硫酸盐是快速产生自由基的常用方式，具有设备简单、反应条件温和的优点。然而，过渡金属催化剂稳定性差，存在金属离子流失造
4、专利cn117065759a公布了一种活性炭负载金属催化剂，可用于处理工业废水或废气。催化剂由活性炭载体和活性金属组成；所述催化剂中活性炭载体的质量分数为88～98.8％；所述活性金属由铜、铈、铁、镍、锰、锌、钛、钒组成。该催化剂制备过程需要1000～1250℃的高温活化2～3小时，属于高成本、高耗能制备过程。且该催化剂需要在甲烷的气氛环境下活化，而甲烷的温室气体效应为二氧化碳的80倍以上。同时该催化剂在应用实例中，对vocs废气的去除效率仅为40％～50％，效率较低。
5、专利cn115282965a公布了一种负载型催化剂在苯乙烯废气治理中的应用，所述催化剂载体选自活性炭、活性氧化铝球、沸石、氧化钛、分子筛中的一种，所述活性成分由金属元素铁、锰组成。利用金属元素对苯环类有机物的吸附从而干扰负电荷，使得苯乙烯的双键打开，发生氧化反应，从而有效地去除苯乙烯。但该催化剂在去除苯乙烯的过程当中，苯乙烯的双键打开以后会产生大量苯、苯甲醛、氧化苯乙烯等毒性气体，造成二次污染，并没有真正解决vocs废气污染问题。
技术实现思路
1、针对上述现有的技术问题，本专利技术的首要目的在于提供一种活性炭负载微纳米二硫化钴催化剂的制备方法，所述制备方法通过简单的水热反应，利用活性炭丰富的孔隙结构和碳缺陷，锚定微纳米二硫化钴的原位生长位点，避免金属颗粒的团聚，能够定向生成微纳米二硫化钴颗粒，构建吸附-催化双位点催化剂，同时增强了催化剂的稳定性。制备获得的活性炭负载微纳米二硫化钴催化剂对于强疏水性的苯系vocs具有优异的降解效率，且无毒副产物生成。
2、本专利技术的第二个目的在于提供一种活性炭负载微纳米二硫化钴催化剂的制备方法制备获得的活性炭负载微纳米二硫化钴催化剂。
3、本专利技术的第三个目的在于提供一种活性炭负载微纳米二硫化钴催化剂在催化降解苯系vocs中的应用。
4、本专利技术的第四个目的在于提供一种活性炭负载微纳米二硫化钴催化剂在湿式aop洗涤器中催化降解苯系vocs的应用。
5、本专利技术的第五个目的在于提供一种苯系vocs的催化降解方法。
6、为了实现上述目的，本专利技术是通过以下技术方案予以实现的：
7、一种活性炭负载微纳米二硫化钴催化剂的制备方法，包括以下步骤：
8、s1.将活性炭、钴盐、硫源和醇的水溶液混合，搅拌，获得混合液；
9、s2.步骤s1混合液在120～200℃进行水热反应，后处理，获得所述活性炭负载微纳米二硫化钴催化剂。
10、本专利技术提供了以活性炭为载体，以醇的水溶液为助剂，以钴盐和硫源为合成材料，制备获得了一种活性炭负载微纳米二硫化钴催化剂。专利技术人通过研究发现，醇和水的混合溶液能够提供稳定、还原性强的水热合成环境。在合成过程中，不仅能够调控二硫化钴在活性炭表面的聚合速度，以便定向生成微纳米级颗粒，显著增加了金属催化剂的反应活性位点；而且利用活性炭丰富的孔隙结构和碳缺陷，可以锚定微纳米二硫化钴的原位生长位点，避免金属颗粒的团聚，提升了金属催化剂的分散度和稳定性。专利技术人通过研究发现，采用其他过渡金属如硫酸锰、硫酸亚铁、硫酸铜、氯化锌等制备催化剂时，制备获得的催化剂对于苯系vocs的催化降解效果极差，难以进行应用。此外，活性炭骨架不仅可以为二硫化钴提供屏障结构，增强催化剂在使用过程中的稳定性和可回收性，还可以作为优良的电子传输载体，加快催化反应中的电子传递速度，提升催化剂对于过硫酸盐的催化效率。
11、本专利技术制备的活性炭负载微纳米二硫化钴催化剂同时具有丰富的吸附位点和催化位点，具有优异的吸附性、催化性和稳定性，可以实现强疏水性的苯系vocs的高效降解，出口气体无毒副产物产生，截留至湿式aop洗涤器液相的中间产物可在催化剂表面进行持续深度的氧化脱毒，最终变为co2和h2o。
12、本专利技术制备的活性炭负载微纳米二硫化钴催化剂具有超低的金属浸出率，远低于国家标准限值1mg/l，表明活性炭负载微纳米二硫化钴催化剂有着极强的稳定性，无水污染风险，且可回收、循环使用。持续运行24小时，仍可保持94％以上的高效催化活性。
13、本专利技术制备的活性炭负载微纳米二硫化钴催化剂还具有ph适用范围广的优点，在ph3～11范围内都可以对强疏水性的苯系vocs进行深度降解。
14、优选地，所述醇的水溶液中，醇和水的体积比为1：1～16；进一步优选地，醇和水的体积比为1：1～8；更优选地，醇和水的体积比为1：3～5。专利技术人通过研究发现，醇和水的比例过低，则溶液水分快速汽化，不利于二硫化钴聚合生长和微纳米颗粒的形成。醇和水的比例过高，则会导致溶剂中的金属离子难以分散，产物催化活性位点少。
15、优选地，所述醇为含有1～6个碳原子的醇。进一步优选地，所述醇选自乙醇、乙二醇、丙三醇、正戊醇中的一种或多种。最优选地，所述醇为乙二醇。
16、优选地，所述活性炭、钴盐和硫源的质量比为5～24：1：2。进一步优选地，所述活性炭、钴盐和硫源的质量比为5～12：1：2。
17、优选地，所述钴盐选自氯化钴、硝酸钴、乙酸钴、硫酸钴中的一种或多种。进一步优选地，所述钴盐为氯化钴。
18、优选地，所述硫源选自硫脲、硫代乙酰胺、硫代硫酸钠中的一种或多种。进一步优选地，所述硫源为硫脲。
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1.一种活性炭负载微纳米二硫化钴催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，所述醇的水溶液中，醇和水的体积比为1：3～5。
3.根据权利要求1或2所述制备方法，其特征在于，所述醇为含有1～6个碳原子的醇。
4.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，所述活性炭、钴盐和硫源的质量比为5～24：1：2。
5.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，所述钴盐选自氯化钴、硝酸钴、乙酸钴、硫酸钴中的一种或多种。
6.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，所述硫源选自硫脲、硫代乙酰胺、硫代硫酸钠中的一种或多种。
7.权利要求1～6任一项所述活性炭负载微纳米二硫化钴催化剂的制备方法制备获得的活性炭负载微纳米二硫化钴催化剂。
8.权利要求7所述活性炭负载微纳米二硫化钴催化剂在催化降解苯系VOCs中的应用。
9.一种苯系VOCs的催化降解方法，其特征在于，将苯系VOCs通入含有权利要求7所述活性炭负载微纳米二硫化钴催化剂的过硫酸盐反应液中进行反应。
...【技术特征摘要】
1.一种活性炭负载微纳米二硫化钴催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，所述醇的水溶液中，醇和水的体积比为1：3～5。
3.根据权利要求1或2所述制备方法，其特征在于，所述醇为含有1～6个碳原子的醇。
4.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，所述活性炭、钴盐和硫源的质量比为5～24：1：2。
5.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，所述钴盐选自氯化钴、硝酸钴、乙酸钴、硫酸钴中的一种或多种。
6.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，所...
【专利技术属性】
技术研发人员：黄海保，向勇杰，谢晓纹，钟焕然，肖菲，谢锐杰，
申请(专利权)人：中山大学，
类型：发明
国别省市：
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