【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于催化剂制备，具体涉及一种炭基催化剂的制备方法及应用。
技术介绍
1、多相催化氧化技术是以填料喷淋塔为反应主体，结合喷淋液、固相催化剂和氧化剂注入，对废气中的污染物进行降解去除，废气进入喷淋塔内以后在气-气、气-液、气-固中完成对污染物的氧化降解。相比于传统吸收法、催化法和氧化法，多相催化氧化技术对污染物存在更多的降解途径，是治理挥发性有机物(vocs)的有效技术。
2、多相催化氧化技术中较为重要的则是催化剂，催化剂的性能对污染物的降解效果起到关键作用。炭基催化剂具有空隙发达、比表面积大、化学性能稳定等特点，常被用做催化剂载体；然而，其活性基团较少，使用时需要对其进行适当改性，以强化其在催化过程中对污染物的降解作用。针对多相催化氧化过程中的气液相共存体系，将铁与碳元素结合，既能够在液相中发挥电化学、氧化还原、吸附等协同作用，又能够分解气、液相中的氧化剂，产生强氧化性的羟基自由基；然而，目前商用的铁碳催化剂存在铁离子易流失的问题，流失的fe2+及其氧化所形成的fe3+易形成氢氧化物沉淀，这不仅削弱了铁离子分解氧化剂生成强氧化性自由基的效果，还会造成铁碳催化剂板结钝化，从而影响其与氧化剂的协同作用和吸附作用。
3、针对上述炭基催化剂存在的问题，开发一种使用过程中不流失，且可期用于多相催化氧化技术的炭基催化剂是目前研究的重点。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于克服现有技术的不足之处而提供一种炭基催化剂的制备方法及应用。
2、为了实现上
3、第一方面，本专利技术提供了一种炭基催化剂的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
4、s1、将浓度为23％-55％的发烟硝酸滴入活性炭和乙酸酐的混合溶液中进行反应，过滤、干燥后，得改性活性炭；
5、s2、将步骤s1所述改性活性炭浸渍于铁盐溶液中，随后过滤、干燥、活化，即得所述炭基催化剂。
6、本专利技术采用将发烟硝酸、乙酸酐与活性炭混合，发烟硝酸和乙酸酐反应生成乙酰硝酸，生成的乙酰硝酸与普通的硝酸相比，能够更大程度增加最终炭基材料表面的含氧官能团；将所述改性活性炭浸渍于铁盐溶液中，可使fe3o4负载于活性炭载体上。
7、专利技术人在实验中发现，本专利技术步骤s1中发烟硝酸的浓度对最终炭基催化剂对vocs的去除率具有重大影响；若发烟硝酸的浓度过高，则对炭基材料造成一定程度的腐蚀，导致催化剂比表面积下降，对污染物的去除率降低；若发烟硝酸的浓度过低，则最终炭基材料表面的含氧官能团较少，去除污染物的效果不明显。
8、作为本专利技术炭基催化剂的制备方法的优选实施方式，所述步骤s1中，发烟硝酸的浓度为30％-46％；专利技术人通过大量实验发现，发烟硝酸的浓度在上述范围内时，可使最终炭基催化剂对污染物的降解去除能力更好。
9、作为本专利技术炭基催化剂的制备方法的优选实施方式，所述步骤s1具体为：将活性炭置于装有乙酸酐的容器中，将所述容器置于2-6℃的水浴中，向容器中以0.8-1.2ml/min的速度滴入发烟硝酸并进行搅拌，滴加结束后继续在24-26℃的温度下搅拌8-12h。
10、作为本专利技术炭基催化剂的制备方法的优选实施方式，所述步骤s1中，干燥温度为60-80℃，干燥时间为8-12h。
11、作为本专利技术炭基催化剂的制备方法的优选实施方式，所述步骤s1中，发烟硝酸和活性炭的质量比为发烟硝酸：活性炭＝1.5-2:1；专利技术人通过大量实验发现，发烟硝酸和活性炭的质量比在上述范围内时，既不会对最终炭基催化剂的去除能力造成影响，又不会造成成本的增大。
12、作为本专利技术炭基催化剂的制备方法的优选实施方式，所述步骤s1中，活性炭的直径为3-12mm。
13、作为本专利技术炭基催化剂的制备方法的优选实施方式，所述步骤s2中，铁盐溶液与改性活性炭的质量比为铁盐溶液：改性活性炭＝1.5-2:1；专利技术人通过大量实验发现，铁盐溶液与改性活性炭的质量比在上述范围内时，既可满足充分浸渍的要求，又不会造成成本的增大。
14、作为本专利技术炭基催化剂的制备方法的优选实施方式，所述步骤s2中，铁盐包括硝酸亚铁、硫酸亚铁、草酸铁。
15、作为本专利技术炭基催化剂的制备方法的更优选实施方式，所述铁盐为草酸铁。
16、作为本专利技术炭基催化剂的制备方法的优选实施方式，所述步骤s2中，浸渍时间为8-12h，浸渍温度为58-65℃。
17、作为本专利技术炭基催化剂的制备方法的优选实施方式，所述步骤s2中，活化过程具体为：在惰性气体的保护下置于450-500℃下煅烧4.5-6h。
18、第二方面，本专利技术提供了一种炭基催化剂，所述炭基催化剂采用如第一方面所述的制备方法制得。
19、作为本专利技术炭基催化剂的优选实施方式，所述炭基催化剂中fe3o4的负载量为6％-9％。
20、第三方面，本专利技术提供了所述的炭基催化剂在多相催化氧化降解有机废气中的应用。
21、与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：
22、本专利技术提供了一种炭基催化剂的制备方法，采用特定浓度的发烟硝酸与乙酸酐反应，将生成的乙酰硝酸对活性炭进行改性，并将改性的活性炭浸渍于铁盐溶液中，使fe3o4负载于活性炭载体上。本专利技术所述炭基催化剂改善了传统铁碳催化剂中铁离子易流失、催化剂容易板结等问题，可长期用于工业多相催化氧化治理有机废气的过程中。
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1.一种炭基催化剂的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的炭基催化剂的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中，发烟硝酸的浓度为30％-46％。
3.如权利要求1所述的炭基催化剂的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中，发烟硝酸和活性炭的质量比为发烟硝酸：活性炭＝1.5-2:1。
4.如权利要求1所述的炭基催化剂的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中，铁盐溶液与改性活性炭的质量比为铁盐溶液：改性活性炭＝1.5-2:1。
5.如权利要求1所述的炭基催化剂的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中，铁盐包括硝酸亚铁、硫酸亚铁、草酸铁；
6.如权利要求1所述的炭基催化剂的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中，浸渍时间为8-12h。
7.如权利要求1所述的炭基催化剂的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中，活化过程具体为：在惰性气体的保护下置于450-500℃下煅烧4.5-6h。
8.一种炭基催化剂，其特征在于，所述炭基催化剂采用如权利要求1-7任一项所述的制备方法制得。
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