用于脱除硫化氢的碳材料及其制备方法和应用与流程

本发明涉及碳材料制备，具体涉及用于脱除硫化氢的碳材料及其制备方法和该碳材料在处理氢气中的硫化氢中的应用。

背景技术：

1、随着燃料电池的广泛应用，氢气的纯度标准被更多的研究者所关注。而硫化氢是工农业生产中常见的有毒有害物质，作为氢气中主要的杂质成分，其原因归咎于氢气的来源多为煤制氢或石油重整氢。硫化氢对燃料电池的毒化作用极为迅速且不可逆，因为电极催化剂中的pt金属极易与硫化氢产生化学反应。

2、cn101262928a公开了一种脱硫吸附材料，该材料将锌铜铝前驱体沉淀焙烧得到的锌铜铝氧化物用于硫化物的脱除，但该材料的比表面积较低，在80-160m2/g，不利于硫化物在吸附剂中的扩散，导致材料的吸附性能受限。

3、cn108295809a公开了一种脱硫吸附材料，该材料将活性组分锌铜钴等负载于介孔分子筛上，再与改性微孔分子筛、氧化铝混合焙烧，得到脱硫吸附剂，但该材料所需组分繁杂，步骤繁琐，不利于生产。

4、活性炭具有发达的孔隙结构、较大的比表面积和丰富的表面化学基团，是一类特异性吸附能力较强的碳材料。因此，活性炭常被用于吸附剂和催化剂的载体。

5、d,hoon sub song a等(hydrogen sulfide adsorption on nano-sized zincoxide/reduced graphite oxide composite at ambient condition-sciencedirect[j].applied surface science,2013,276(3):646-652.)将氧化锌负载于石墨烯上，并用作于硫化物吸附材料。该材料利用了石墨烯的高比表面积可以有效地将氧化锌分散，但是由于石墨烯作为载体造价高，很难大规模生产。

6、cn103521176a公开了一种脱硫吸附材料，该材料是将活性炭、硫酸铜、高铝矾土、氧化镁、氧化钙、碳酸钠、改性凹凸棒按照一定比例混合制备而成，但该材料所需改性凹凸棒制备繁琐，不利于工业生产。

7、cn106925229a公开了一种直接利用木质素为碳源、铁锌为活性组分的脱硫材料，该材料首先以木质素为原料制备木质素活性炭，然后将金属活性组分溶液、表面活性剂和碱液混合水热制得脱硫材料。该脱硫材料制备工艺流程简单，脱硫效果良好，提高了活性炭脱硫的精度，能耐高温，但该方法需要使用表面活性剂，且表面活性剂的使用以及碱液混合水热制备木质素的工艺繁琐，不利于生产成本的降低。

技术实现思路

1、本发明的目的是为了克服现有技术存在的上述问题，提供一种用于脱除硫化氢的碳材料及其制备方法和该碳材料在处理氢气中的硫化氢中的应用，该碳材料具有较佳的硫化氢吸附性能，且其制备过程简单，原料廉价，制备成本低。

2、为了实现上述目的，本发明第一方面提供一种制备用于脱除硫化氢的碳材料的方法，该方法包括：

3、(1)在溶剂的存在下，将金属前驱体与木质素接触，得到悬浊液；

4、(2)将所述悬浊液与沉淀剂进行沉淀反应，得到固体产物；

5、(3)将所述固体产物进行焙烧，得到焙烧产物；

6、(4)采用金属碱溶液浸渍所述焙烧产物，然后进行碳化；

7、所述金属前驱体中的金属包括铜和锌。

8、本发明第二方面提供一种由第一方面所述的方法制得的用于脱除硫化氢的碳材料。

9、本发明第三方面提供如第二方面所述的用于脱除硫化氢的碳材料在处理氢气中的硫化氢中的应用。

10、通过上述技术方案，本发明提供的方法以廉价的木质素作为碳源，利用其高碳含量的特性，将金属前驱体与木质素接触，再与沉淀剂进行沉淀反应后焙烧，采用金属碱溶液浸渍焙烧产物，最后进行碳化，得到负载有活性金属铜和锌的用于脱除硫化氢的碳材料，该碳材料具有较高的比表面积和丰富的介孔结构，更有利于脱除氢气中的硫化氢。此外，该方法制备过程简单，原料廉价，制备成本低，更有利于广泛应用。

技术特征：

1.一种制备用于脱除硫化氢的碳材料的方法，该方法包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其中，金属前驱体与木质素的用量使得制得的碳材料中，以碳材料的总量为基准，碳的含量为40-70重量％，优选为45-67重量％；以氧化物计，金属的含量为30-60重量％，优选为33-55重量％。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述金属前驱体中，以元素计，铜与锌的摩尔比为1：(0.2-5)，优选为1：(0.7-1.1)；

4.根据权利要求1-3中任意一项所述的方法，其中，所述溶剂为水；和/或，所述木质素为碱洗木质素；

5.根据权利要求1-4中任意一项所述的方法，其中，所述沉淀剂为氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸氢钠和碳酸氢钾中的至少一种；

6.根据权利要求1-4中任意一项所述的方法，其中，步骤(3)中，所述焙烧的条件包括：焙烧温度为200-600℃，优选为350-500℃；焙烧时间为150-300分钟，优选为180-240分钟；

7.根据权利要求1-4中任意一项所述的方法，其中，步骤(4)中，所述金属碱选自氢氧化钠和/或氢氧化钾；

8.一种由权利要求1-7中任意一项所述的方法制得的用于脱除硫化氢的碳材料。

9.根据权利要求8所述的碳材料，其中，所述碳材料的孔径分布曲线中，存在至少两个介孔分布峰；

10.如权利要求8或9所述的用于脱除硫化氢的碳材料在处理氢气中的硫化氢中的应用。

技术总结
本发明涉及碳材料制备技术领域，公开了用于脱除硫化氢的碳材料及其制备方法和该碳材料在处理氢气中的硫化氢中的应用。该方法包括：在溶剂的存在下，将金属前驱体与木质素接触，然后将得到的悬浊液与沉淀剂进行沉淀反应，再将得到的固体产物进行焙烧后，采用金属碱溶液浸渍所述焙烧产物，然后进行碳化；所述金属前驱体中的金属包括铜和锌。该方法以廉价的木质素作为碳源，利用其高碳含量的特性，制得负载有活性金属铜和锌的用于脱除硫化氢的碳材料，该碳材料具有较高的比表面积和丰富的介孔结构，更有利于脱除氢气中的硫化氢。此外，该方法制备过程简单，原料廉价，制备成本低，更有利于广泛应用。

技术研发人员：李鹏飞,庞博,吴玉超,荣峻峰
受保护的技术使用者：中国石油化工股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/11