一种空气气氛下降解六氟化硫的基于锰化合物的催化材料

本发明涉及材料，具体涉及到一种空气气氛下降解六氟化硫的基于锰化合物的催化材料，属于污染气体防治的环境保护。

背景技术：

1、自二十世纪以来，全球各国正在以前所未有的速度发展科技和经济，环境问题和资源匮乏问题日益凸显，尤其是全球气候变暖问题。虽然二氧化碳是大家公认的全球气候变暖的主要因素之一，但是六氟化硫才是当前人类知道的最可怕的温室气体。六氟化硫能在大气中稳定存在长达3200年，100年的温室效应潜能约为23900倍二氧化碳当量。而由于六氟化硫其独特的理化特性而产生的出色的电绝缘和灭弧性，在相同条件下，其绝缘能力是空气和氮气的2.5倍以上，其灭弧能力是空气的100倍。由于这些原因，六氟化硫已被广泛应用于绝缘产品和高压电力传输设备中。

2、由此可见，六氟化硫的使用量十分巨大，而其排放量和泄露量更是令人震惊。每年排放到大气中的六氟化硫气体相当于1.25亿吨二氧化碳气体，因此，迫切需要一种能处置六氟化硫大量排放和紧急泄露的降解方法。目前六氟化硫的去除主要有吸附、热分解、光降解、等离子体法和催化分解等多种方法，其中催化分解法格外受到关注。由于高能耗，昂贵的燃料成本和产品加工成本，研究人员致力于研究一些可降解六氟化硫而不产生有毒气体的催化剂。目前，六氟化硫的催化分解主要有三种类型的催化剂：金属氧化物，金属磷酸盐和负载型金属催化剂。但这些催化剂只能在氮气或氩气等惰性气氛下对六氟化硫进行降解处理，如张佳等人(cn103007736a)采用以废制废的思路，利用电镀污泥为反应剂在较低温度下比较有效的降解了六氟化硫，但其降解过程需要在氮气的保护气氛下进行，另据其实验数据反映，当有氧气参与反应时，其降解效率呈现明显的降低。而现实条件下泄露的六氟化硫是在大气中的，故氮气(或氩气)的保护气氛极大的阻碍了催化降解六氟化硫的研究进展和实际应用。因此有必要开发一种简单环保且能在一般空气气氛下降解六氟化硫的催化材料。

技术实现思路

1、本发明的第一方面目的就是为了克服以上缺陷而提供了一种空气气氛下高效降解六氟化硫的基于锰化合物的催化材料。

2、本发明的目的通过以下技术方案实现：

3、一种空气气氛下降解六氟化硫的基于锰化合物的催化材料，其特征在于：所述催化材料以锰化合物作为活性位点中心，以碳化硅、二氧化硅、累托石、莫来石、水滑石材料中的一种或多种作为载体，通过物理混合得到锰基催化材料，所述锰基催化材料可用于在空气气氛下对六氟化硫进行催化降解。

4、所述锰化合物选自氧化亚锰、四氧化三锰、三氧化二锰、二氧化锰、硫化锰、氯化锰的任意一种或多种。

5、本发明的第二方面目的是提供一种前述锰基催化材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将锰化合物与载体进行物理混合，控制载体与锰化合物的质量比为5:1；得到高效降解六氟化硫的锰基催化材料。

6、进一步地：

7、所述锰化合物选自氧化亚锰、四氧化三锰、三氧化二锰、二氧化锰、硫化锰、氯化锰等材料中的任意一种或多种，优选为氧化亚锰。

8、所述载体选自碳化硅、二氧化硅、累托石、莫来石、水滑石等材料中的一种或多种，优选为碳化硅。

9、所述载体与锰化合物的质量比优选为5:1。

10、所述物理混合方法为：将载体和锰的化合物粉末进行混合后，然后进行物理研磨，得到粉末状锰基催化材料。

11、作为优选的技术方案，在所述的锰基催化材料中还加入有粘结剂，粘结剂优选为纤维素、淀粉、沥青的任意一种，粘结剂与载体、锰化合物的质量比为0.3：5：1。

12、本发明的第三方面目的是提供一种前述锰基催化材料在催化降解六氟化硫中的应用，其特征在于，包括以下步骤：

13、(1)向锰基催化材料中通入六氟化硫混合气体；

14、(2)将锰基催化材料在上述六氟化硫混合气体气氛下，于300～700℃下进行高温处理；

15、(3)尾气经过5mol/l的氢氧化钠溶液处理收集。

16、进一步地：

17、步骤(1)中，六氟化硫混合气体的体积浓度＜60％，本发明中，六氟化硫混合气体是由六氟化硫和空气混合配制获得。

18、步骤(2)中的高温处理，温度为300～700℃，优选为550～650℃，特别优选为600℃。

19、本发明与现有技术相比，具有以下有益效果：

20、(1)本发明的锰基催化材料，以金属锰的化合物如氧化亚锰、四氧化三锰、三氧化二锰、二氧化锰、硫化锰、氯化锰作为活性位点中心，以碳化硅、二氧化硅、累托石、莫来石、水滑石材料中的一种或多种作为载体，通过简单的物理研磨方法可制备而得，无需烧结，工艺简单，加工成本低，适合大规模生产。

21、(2)通过实验证实，本发明的催化材料对六氟化硫具有优越的降解能力，且基本不会产生有毒气体，符合环保理念。

22、(3)本发明的催化材料可以在空气气氛下降解六氟化硫，区别于以往需要在氮气或氩气的保护气氛下降解的技术，十分符合实际情况，有巨大的实用潜能。

23、(4)本发明的催化材料对六氟化硫的降解响应能力十分迅速，并且使用寿命较长。

24、以下结合附图对本发明实施方案进一步描述，以下实施例在本发明方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作流程，但本发明的保护范围不限于上述的实施例。

技术特征：

1.一种空气气氛下降解六氟化硫的基于锰化合物的催化材料，其特征在于：所述锰基催化材料以锰化合物作为活性位点中心，以碳化硅、二氧化硅、累托石、莫来石、水滑石材料中的一种或多种作为载体，通过物理混合得到锰基催化材料，所述锰基催化材料可用于在空气气氛下对六氟化硫进行催化降解。

2.根据权利要求1所述的一种空气气氛下降解六氟化硫的基于锰化合物的催化材料，其特征在于：所述锰化合物选自氧化亚锰、四氧化三锰、三氧化二锰、二氧化锰、硫化锰、氯化锰的任意一种或多种。

3.一种权利要求1所述的空气气氛下降解六氟化硫的基于锰化合物的催化材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将锰化合物与载体进行物理混合，控制载体与锰化合物的质量比为5:1；得到高效降解六氟化硫的锰基催化材料。

4.根据权利要求3所述的一种空气气氛下降解六氟化硫的基于锰化合物的催化材料的制备方法，其特征在于：所述锰化合物选自氧化亚锰、四氧化三锰、三氧化二锰、二氧化锰、硫化锰、氯化锰等材料中的任意一种或多种。

5.根据权利要求4所述的一种空气气氛下降解六氟化硫的基于锰化合物的催化材料的制备方法，其特征在于：所述锰化合物为氧化亚锰。

6.根据权利要求3所述的一种空气气氛下降解六氟化硫的基于锰化合物的催化材料的制备方法，其特征在于：所述载体选自碳化硅、二氧化硅、累托石、莫来石、水滑石等材料中的一种或多种。

7.根据权利要求3所述的一种空气气氛下降解六氟化硫的基于锰化合物的催化材料的制备方法，其特征在于：所述载体为碳化硅。

8.根据权利要求3所述的一种空气气氛下降解六氟化硫的基于锰化合物的催化材料的制备方法，其特征在于：所述物理混合方法为：将载体和锰的化合物粉末进行混合后，然后进行物理研磨，得到粉末状锰基催化材料。

9.根据权利要求3所述的一种空气气氛下降解六氟化硫的基于锰化合物的催化材料的制备方法，其特征在于：在所述的锰基催化材料中还加入有粘结剂，粘结剂为纤维素、淀粉、沥青的任意一种，粘结剂与载体、锰化合物的质量比为0.3：5：1。

10.一种权利要求1所述空气气氛下降解六氟化硫的基于锰化合物的催化材料在催化降解六氟化硫中的应用，其特征在于，包括以下步骤：

技术总结
本发明公开了一种空气气氛下降解六氟化硫的基于锰化合物的催化材料，属于材料技术领域，其特征在于：所述锰基催化材料以锰化合物作为活性位点中心，以碳化硅、二氧化硅、累托石、莫来石、水滑石材料中的一种或多种作为载体，所述锰基催化材料可用于在空气气氛下对六氟化硫进行催化降解；本发明制备的基于锰化合物的催化材料，可以在空气气氛下降解六氟化硫，且对六氟化硫的降解响应能力十分迅速，使用寿命较长，本发明的催化材料通过简单的物理研磨方法可制备而得，无需烧结，工艺简单，加工成本低，适合大规模生产。

技术研发人员：宰建陶,孟翔,董博旭,朱悦丹,赵亮,李新昊,钱雪峰,贾金平
受保护的技术使用者：上海交通大学绍兴新能源与分子工程研究院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/11