CN106986392B - 一种陨硫铁的合成方法及合成装置 - Google Patents
一种陨硫铁的合成方法及合成装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN106986392B CN106986392B CN201710241620.8A CN201710241620A CN106986392B CN 106986392 B CN106986392 B CN 106986392B CN 201710241620 A CN201710241620 A CN 201710241620A CN 106986392 B CN106986392 B CN 106986392B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- zero
- valent iron
- reaction
- ultrasonic
- stainless steel
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- MBMLMWLHJBBADN-UHFFFAOYSA-N Ferrous sulfide Chemical compound [Fe]=S MBMLMWLHJBBADN-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 27
- 238000010189 synthetic method Methods 0.000 title claims description 4
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 75
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 36
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 26
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 23
- RWSOTUBLDIXVET-UHFFFAOYSA-N Dihydrogen sulfide Chemical compound S RWSOTUBLDIXVET-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 21
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 21
- 229910000037 hydrogen sulfide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 21
- 238000009210 therapy by ultrasound Methods 0.000 claims abstract description 20
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 12
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 12
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims abstract description 10
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 claims abstract description 10
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 claims abstract description 8
- 230000008569 process Effects 0.000 claims abstract description 5
- MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N nitrogen oxide Inorganic materials O=[N] MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 4
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 claims description 24
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 claims description 24
- 238000005273 aeration Methods 0.000 claims description 16
- 238000009413 insulation Methods 0.000 claims description 12
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 10
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 claims description 10
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 9
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims description 7
- 239000012494 Quartz wool Substances 0.000 claims description 6
- 238000010926 purge Methods 0.000 claims description 6
- 238000000527 sonication Methods 0.000 claims description 5
- 229920000742 Cotton Polymers 0.000 claims description 3
- 239000003365 glass fiber Substances 0.000 claims description 3
- 230000035699 permeability Effects 0.000 claims 1
- 238000001308 synthesis method Methods 0.000 abstract description 6
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 abstract description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 7
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000001307 helium Substances 0.000 description 5
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 description 5
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium atom Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 5
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 description 4
- NIFIFKQPDTWWGU-UHFFFAOYSA-N pyrite Chemical compound [Fe+2].[S-][S-] NIFIFKQPDTWWGU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052683 pyrite Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000011028 pyrite Substances 0.000 description 4
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 4
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 2
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 2
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 2
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 2
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 238000003980 solgel method Methods 0.000 description 2
- 238000002525 ultrasonication Methods 0.000 description 2
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 238000001241 arc-discharge method Methods 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 description 1
- 238000006392 deoxygenation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000001493 electron microscopy Methods 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 229910052952 pyrrhotite Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000001878 scanning electron micrograph Methods 0.000 description 1
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 230000002194 synthesizing effect Effects 0.000 description 1
- 229910021654 trace metal Inorganic materials 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01G—COMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
- C01G49/00—Compounds of iron
- C01G49/12—Sulfides
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
- B01J8/02—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds
- B01J8/0242—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds the fluid flow within the bed being predominantly vertical
- B01J8/025—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds the fluid flow within the bed being predominantly vertical in a cylindrical shaped bed
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
- B01J8/02—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds
- B01J8/0278—Feeding reactive fluids
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
- B01J8/02—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds
- B01J8/0285—Heating or cooling the reactor
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J2208/00—Processes carried out in the presence of solid particles; Reactors therefor
- B01J2208/00008—Controlling the process
- B01J2208/00017—Controlling the temperature
- B01J2208/00106—Controlling the temperature by indirect heat exchange
- B01J2208/00168—Controlling the temperature by indirect heat exchange with heat exchange elements outside the bed of solid particles
- B01J2208/00176—Controlling the temperature by indirect heat exchange with heat exchange elements outside the bed of solid particles outside the reactor
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2002/00—Crystal-structural characteristics
- C01P2002/70—Crystal-structural characteristics defined by measured X-ray, neutron or electron diffraction data
- C01P2002/72—Crystal-structural characteristics defined by measured X-ray, neutron or electron diffraction data by d-values or two theta-values, e.g. as X-ray diagram
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2004/00—Particle morphology
- C01P2004/01—Particle morphology depicted by an image
- C01P2004/03—Particle morphology depicted by an image obtained by SEM
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
- Developing Agents For Electrophotography (AREA)
- Silicates, Zeolites, And Molecular Sieves (AREA)
Abstract
本发明提供一种陨硫铁的合成方法及合成装置。所述方法包括如下步骤：（1）对纳米零价铁进行超声处理，得到改性纳米零价铁；（2）反应前完全排除装置中的空气；（3）控制反应体系温度为300℃~400℃；（4）将硫化氢、氮气和一氧化碳混合气通过纳米零价铁，控制混合气对改性纳米零价铁的体积空速为200~2000 h‑1；（5）待反应饱和后，即得。本发明所提供的陨硫铁合成方法，具有工艺简单、反应条件温和、耗能低、无需高温等优点。
Description
技术领域
本发明专利属于材料合成领域，涉及一种陨硫铁的合成方法和合成装置。
背景技术
陨硫铁（Troilite）是一种存在于铁陨石和石陨石的副矿物，地壳产物中十分罕见。通过对比原生陨硫铁矿和合成陨硫铁，可研究地壳、上地幔和地球起源的化学演变过程。陨硫铁也是月球风化层中主要含硫化合物，合成陨硫铁对月球风化层的模拟研究，具有重要意义。
目前陨硫铁合成方法有电弧法、非水解溶胶-凝胶法（Nonhydrolytic Sol -Gel）、高温法等。电弧法：固体石墨碳棒制成的空心碳棒中加入天然黄铁矿粉末，黄铁矿和石墨为阳极，阴极为石墨粉末，在充满氦气电弧高温环境中，黄铁矿熔融成液滴，落在蒸发室底部，冷却形成小球，主要成分为陨硫铁（FeS），以及磁黄铁矿（Fe1-XS）和微量金属铁（Fe）[Synthesis of troilite by the arc-discharge method,Mineralogical Magazine, 2000,64:143-147]。
非水解溶胶-凝胶法：在惰性环境中将FeCl2、t-Bu2S和CH3CN混合均匀，在预热烤箱130℃加热7天，得到的产物过滤回收，产量大约为30% [Facile Synthesis of Troilite, Inorganic Chemistry, 2008,47,392-394]。
高温法：将黄铁矿单晶颗粒粉碎并与金属铁粉末混合，后在真空环境中加热至700~800℃[合成陨硫铁的扫描电镜观察, 电子显微学报,2001,20,244-247]。
目前陨硫铁的合成方法存在工艺复杂、高温、能耗高等缺点。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明专利的目的在于提供一种陨硫铁的合成方法及合成装置。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案:
一种陨硫铁的合成方法，包括以下步骤：
（1）对纳米零价铁进行超声处理，得到改性纳米零价铁；
（2）反应前完全排除装置中的空气；
（3）控制反应体系温度为300℃~400℃；
（4）将硫化氢、氮气和一氧化碳混合气通过步骤（1）得到的改性纳米零价铁，控制混合气对改性纳米零价铁的体积空速为200~2000 h-1；
（5）待反应饱和后，即得。
步骤（1）所述的超声处理具体为将所述纳米零价铁置于脱除氧气的水溶液中进行超声处理。
步骤（1）所述的纳米零价铁粒径为100~250 nm。
步骤（1）所述的超声处理时间为0.5～2h；超声处理采用脉冲模式；超声频率为20kHz；超声反应温度为30～65 ℃，优选30～50 ℃；超声振幅为36～120 μm，优选60-120 μm；超声过程中隔绝空气；所述的脉冲模式，脉冲启动时间为3～6秒；脉冲停止时间为1～3秒。
步骤（2）所述的排除装置中空气的方法为采用惰性气体吹扫反应装置；所述的惰性气体为氮气、氩气或氦气。
步骤（3）所述的反应温度，优选300℃~350℃。
步骤（4）所述的混合气，其中硫化氢含量为1~30%，氮气含量为50~90%，一氧化碳含量为5~25%，并经过了微孔曝气头。
步骤（4）所述的混合气对纳米零价铁的体积空速，优选为600~800 h-1。
本发明另一目的为提供一种合成陨硫铁的合成装置，包括流量控制器（1）、进气导管（2-i）、惰性气体导管（2-ii）、底座（3）、微孔曝气头（4）、不锈钢反应柱（5）、伴热带（6）、至少2个改性纳米零价铁单元（7）、保温层（8）、出气导管（9）；
所述的流量控制器（1）位于进气导管（2-i）处；所述的底座（3）位于不锈钢反应柱（5）底部；进气导管（2-i）穿过底座（3）后与微孔曝气头（4）相连接；惰性气体导管（2-ii）穿过底座（3）后与微孔曝气头（4）相连接；微孔曝气头（4）连接于不锈钢反应柱（5）底部进气处；不锈钢反应柱（5）的顶部与出气导管（9）紧密连接；伴热带（6）缠绕于反应柱（5）外层，保温层（8）包裹于反应柱（5）与伴热带（6）外层；反应后的气体经由出气导管（9）排出；
所述的至少2个改性纳米零价铁单元（7）排列于不锈钢反应柱（5）内，改性纳米零价铁单元（7）内填充有改性纳米零价铁。
所述的改性纳米零价铁单元（7）包括两端透气的外壳（7-i），两端内侧设置石英棉层（7-ii），石英棉层（7-ii）与外壳（7-i）围成的空间内填充改性纳米零价铁（7-iii），所述外壳（7-i）的形状和外径与所述不锈钢反应柱（5）的形状和内径相同。
所述的改性纳米零价铁单元外壳（7-i）为圆柱形，两端面均为网格状。
所述的微孔曝气头（4）的气泡直径≤2 mm。
所述不锈钢反应柱（5）的直径为10~20cm，反应柱的高度为2.0~8.0 m，反应柱的高度：直径比≥20。
所述的保温层（8），是玻璃纤维保温棉填充层。
本发明所述的方法，与现有技术相比，其有益效果在于：通过零价铁的颗粒纳米化以及超声预处理，在硫化氢/一氧化碳氛围下，激烈降低陨硫铁合成的反应活化能，整个合成方法具有工艺较为简单、反应条件温和、无需高温，能耗低等优点。
附图说明
图1是陨硫铁合成装置示意图。
图2是制备的典型陨硫铁X射线衍射图。
图3是制备的典型陨硫铁的扫描电镜图。
具体实施方式
实施例1
如附图1所示，整个装置包括：流量控制器（1）、进气导管（2-i）、惰性气体导管（2-ii）、底座（3）、气泡直径小于2mm的微孔曝气头（4）、不锈钢反应柱（5）、伴热带（6）、8个改性纳米零价铁单元（7）、保温层（8）、出气导管（9）。
所述的流量控制器（1）位于进气导管（2-i）处；所述的底座（3）位于不锈钢反应柱（5）底部；不锈钢反应柱（5）的直径为10~20 cm，反应柱的高度为2.0~8.0 m，反应柱的高度：直径比≥20；进气导管（2-i）穿过底座（3）后与微孔曝气头（4）相连接；惰性气体导管（2-ii）穿过底座（3）后与微孔曝气头（4）相连接；微孔曝气头（4）连接于不锈钢反应柱（5）底部进气处；不锈钢反应柱（5）的顶部与出气导管（9）紧密连接；伴热带（6）缠绕于反应柱（5）外层，保温层（8）包裹于反应柱（5）与伴热带（6）外层；反应后的气体经由出气导管（9）排出。所述保温层（8）为玻璃纤维保温棉填充层。
将改性纳米零价铁装入改性纳米零价铁单元（7），其中改性纳米零价铁单元（7）包括两端透气的外壳（7-i），两端内侧设置1cm厚的石英棉层（7-ii），石英棉层（7-ii）与外壳围成的空间内填充改性纳米零价铁（7-iii），所述外壳（7-i）的形状和外径与所述不锈钢反应柱（5）的形状和内径相同。将所述8个改性纳米零价铁单元（7）放置于不锈钢反应柱（5）中，然后通过惰性气体导管（2-ii）向不锈钢反应柱（5）内吹入氮气，直至将不锈钢反应柱内的空气吹除干净。开启伴热带（6）保持反应柱温度恒定，温度控制为300℃。将硫化氢、氮气和一氧化碳混合气从进气导管（2-i）进入，由流量控制器（1）控制其进气流量，使得混合气体对改性纳米零价铁的体积空速为200 h-1~60 0h-1，通过微孔曝气头（4），进入装填有改性纳米零价铁单元（7）的不锈钢反应柱（5）。反应饱和后，即可得到主要成分为陨硫铁的产物。
改性纳米零价铁的制备方法为：将100g粒径为100~150nm的纳米零价铁置于500mL经过脱除氧气的水溶液中超声处理后，离心所得。超声处理时间为0.5h；超声处理采用脉冲模式；超声频率为20 kHz；超声反应温度为30 ℃；超声振幅为60 μm；超声过程中隔绝空气；脉冲模式为，脉冲启动时间为3秒；脉冲停止时间为1秒。
含硫化氢混合气的组成为：硫化氢含量为1%，氮气含量为90%，一氧化碳含量为9%。
如附图2所示，对制备的产物进行X射线衍射（XRD）分析，确认该产物主要组分为陨硫铁。进一步利用扫描电镜分析其外貌特征，如附图3所示，合成的陨硫铁呈现棱角分明的晶体形态。
实施例2
本实施例2将实施例1中所述改性纳米零价铁的制备方法更换为：将100g粒径为150~200 nm的纳米零价铁置于500 mL经过脱除氧气的水溶液中超声处理后，离心所得。超声处理时间为2h；超声处理采用脉冲模式；超声频率为20 kHz；超声反应温度为40 ℃；超声振幅为120 μm；超声过程中隔绝空气；脉冲模式为，脉冲启动时间为4秒；脉冲停止时间为2秒。含硫化氢混合气组分更换为：硫化氢含量为15%，氮气含量为70%，一氧化碳含量为15%。使用2个纳米零价铁单元。反应前采用氩气吹扫装置，控制反应温度为340℃，硫化氢对纳米零价铁的体积空速为600~800 h-1，其他条件不变，待反应饱和，得到主要成分为陨硫铁的产物。
实施例3
本实施例3将实施例1中所述改性纳米零价铁的制备方法更换为：将100g粒径为200~250 nm的纳米零价铁置于500 mL经过脱除氧气的水溶液中超声处理后，离心所得。超声处理时间为1h；超声处理采用脉冲模式；超声频率为20 kHz；超声反应温度为50 ℃；超声振幅为90 μm；超声过程中隔绝空气；脉冲模式为，脉冲启动时间为6秒；脉冲停止时间为3秒。含硫化氢混合气的组分更换为：硫化氢含量为20%，氮气含量为60%，一氧化碳含量为20%。使用5个纳米零价铁单元。反应前采用氦气吹扫装置，控制反应温度为400℃，硫化氢对纳米零价铁的体积空速为800~1300 h-1，其他条件不变，待反应饱和，得到主要成分为陨硫铁的产物。
实施例4
本实施例4将实施例1中所述改性纳米零价铁的制备方法更换为：将100g粒径为220~250 nm的纳米零价铁置于500 mL经过脱除氧气的水溶液中超声处理后，离心所得。超声处理时间为1.5 h；超声处理采用脉冲模式；超声频率为20 kHz；超声反应温度为65 ℃；超声振幅为36μm；超声过程中隔绝空气；脉冲模式为，脉冲启动时间为4秒；脉冲停止时间为1秒。含硫化氢混合气的组分更换为：硫化氢含量为30%，氮气含量为65%，一氧化碳含量为5%。使用10个纳米零价铁单元。反应前采用氦气吹扫装置，控制反应温度为350℃，硫化氢对纳米零价铁的体积空速为1200~1700 h-1，其他条件不变，待反应饱和，得到主要成分为陨硫铁的产物。
实施例5
本实施例5将实施例1中所述改性纳米零价铁的制备方法更换为：将100 g粒径为100~130 nm的纳米零价铁置于500 mL经过脱除氧气理的水溶液中超声处理后，离心所得。超声处理时间为1.0 h；超声处理采用脉冲模式；超声频率为20 kHz；超声反应温度为30℃；超声振幅为75 μm；超声过程中隔绝空气；脉冲模式为，脉冲启动时间为5秒；脉冲停止时间为3秒。含硫化氢混合气的组分更换为：硫化氢含量为25%，氮气含量为50%，一氧化碳含量为25%。反应前采用氦气吹扫装置，控制反应温度为380℃，硫化氢对纳米零价铁的体积空速为1500~2000 h-1，其他条件不变，待反应饱和，得到主要成分为陨硫铁的产物。
上述对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。
Claims (12)
1.一种陨硫铁的合成方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）对纳米零价铁进行超声处理，得到改性纳米零价铁；
（2）反应前完全排除装置中的空气；
（3）控制反应体系温度为300℃~400℃；
（4）将硫化氢、氮气和一氧化碳混合气通过步骤（1）得到的改性纳米零价铁，控制混合气对改性纳米零价铁的体积空速为200~2000 h-1；
（5）待反应饱和后，即得。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（1）中所述的超声处理具体为将所述纳米零价铁置于脱除氧气的水溶液中进行超声处理。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（1）中所述的纳米零价铁粒径为100~250 nm。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（1）中所述的超声处理时间为0.5～2h；超声处理采用脉冲模式；超声频率为20 kHz；超声反应温度为30～65 ℃；超声振幅为36～120 μm；超声过程中隔绝空气；所述的脉冲模式，脉冲启动时间为3～6秒；脉冲停止时间为1～3秒。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，超声反应温度为30～50 ℃。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，超声振幅为60~120 μm。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（2）所述的排除装置中空气的方法为采用惰性气体吹扫反应装置。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（3）所述的反应温度为300℃~350℃；步骤（4）所述的混合气对纳米零价铁的体积空速为600~800 h-1。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（4）中所述的混合气，其中硫化氢含量为1~30%，氮气含量为50~90%，一氧化碳含量为5~25%，并经过了微孔曝气头。
10.一种用于权利要求1所述方法的合成装置，其特征在于，包括流量控制器（1）、进气导管（2-i）、惰性气体导管（2-ii）、底座（3）、微孔曝气头（4）、不锈钢反应柱（5）、伴热带（6）、至少2个改性纳米零价铁单元（7）、保温层（8）、出气导管（9）；
所述的流量控制器（1）位于进气导管（2-i）处；所述的底座（3）位于不锈钢反应柱（5）底部；进气导管（2-i）和惰性气体导管（2-ii）穿过底座（3）后与微孔曝气头（4）相连接；微孔曝气头（4）连接于不锈钢反应柱（5）底部进气处；不锈钢反应柱（5）的顶部与出气导管（9）紧密连接；伴热带（6）缠绕于所述反应柱（5）外层，保温层（8）包裹于所述反应柱（5）与伴热带（6）外层；所述的至少2个改性纳米零价铁单元（7）排列于不锈钢反应柱（5）内，改性纳米零价铁单元（7）内填充有改性纳米零价铁。
11.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，所述的改性纳米零价铁单元（7）包括两端透气的外壳（7-i），两端内侧设置石英棉层（7-ii），石英棉层（7-ii）与外壳围（7-i）成的空间内填充改性纳米零价铁（7-iii），所述外壳（7-i）的形状和外径与所述不锈钢反应柱（5）的形状和内径相同。
12.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，所述微孔曝气头（4）的气泡直径≤2 mm，所述的保温层（8），是玻璃纤维保温棉填充层；所述的不锈钢反应柱（5）反应柱的直径为10~20 cm，反应柱的高度为2.0~8.0 m，反应柱的高度：直径比≥20。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201710241620.8A CN106986392B (zh) | 2017-04-13 | 2017-04-13 | 一种陨硫铁的合成方法及合成装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201710241620.8A CN106986392B (zh) | 2017-04-13 | 2017-04-13 | 一种陨硫铁的合成方法及合成装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN106986392A CN106986392A (zh) | 2017-07-28 |
| CN106986392B true CN106986392B (zh) | 2018-05-04 |
Family
ID=59416011
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201710241620.8A Active CN106986392B (zh) | 2017-04-13 | 2017-04-13 | 一种陨硫铁的合成方法及合成装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN106986392B (zh) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117023757B (zh) * | 2023-08-30 | 2025-07-22 | 济南天正环境科技有限公司 | 一种硫化纳米零价铁材料及其制备方法和应用 |
| CN118533886B (zh) * | 2024-07-23 | 2024-10-29 | 中国科学院地质与地球物理研究所 | 一种测试嫦娥五号陨硫铁微量元素的电子探针分析方法 |
Family Cites Families (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU591757A1 (ru) * | 1976-03-14 | 1978-02-05 | Terzeman Lyudmila Nikolaevna | Способ селективного определени железа синтетического троилита |
| SU1393794A1 (ru) * | 1986-07-09 | 1988-05-07 | Химико-металлургический институт АН КазССР | Способ получени троилита |
| CN1089278C (zh) * | 1995-05-25 | 2002-08-21 | 旭化成株式会社 | 硫化铁及其制造方法 |
| CN101311122B (zh) * | 2007-05-25 | 2010-09-22 | 北京有色金属研究总院 | 一种FeS的制备方法 |
| EP2215015B1 (en) * | 2007-09-28 | 2017-05-24 | Energizer Brands, LLC | Process for producing synthetic pyrite |
| GB2464455B (en) * | 2008-10-14 | 2010-09-15 | Iti Scotland Ltd | Lithium-containing transition metal sulfide compounds |
| GB0900965D0 (en) * | 2009-01-21 | 2009-03-04 | Johnson Matthey Plc | Sorbents |
| CN102485654B (zh) * | 2009-09-23 | 2014-11-05 | 东北大学 | 一种在热硫化条件下制取黄铁矿晶体的方法 |
| CN104478004B (zh) * | 2014-12-31 | 2016-06-15 | 湖南大学 | 改性FeS纳米微粒及其制备方法和应用 |
| CN105314686A (zh) * | 2015-09-25 | 2016-02-10 | 浙江大学宁波理工学院 | 一种FeS纳米片的制备方法 |
-
2017
- 2017-04-13 CN CN201710241620.8A patent/CN106986392B/zh active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN106986392A (zh) | 2017-07-28 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Yang et al. | Porous carbon with uniformly distributed cobalt nanoparticles derived from ZIF-67 for efficient removal of vapor elemental mercury: A combined experimental and DFT study | |
| Shi et al. | Using H2S plasma to modify activated carbon for elemental mercury removal | |
| RU2213050C2 (ru) | Способ получения углерода | |
| Zhang et al. | Vertically aligned carbon nanotube arrays grown on a lamellar catalyst by fluidized bed catalytic chemical vapor deposition | |
| CN103382025B (zh) | 一种采用液体射流法制备纳米洋葱碳的方法 | |
| Skrabalak | Ultrasound-assisted synthesis of carbon materials | |
| Sun et al. | Synthesis and modification of carbon nanomaterials via AC arc and dielectric barrier discharge plasma | |
| ES2742375T3 (es) | Método y aparato para producir nanotubos de carbono largos | |
| Lonkar et al. | Facile in situ fabrication of nanostructured graphene–CuO hybrid with hydrogen sulfide removal capacity | |
| US20110027164A1 (en) | Method and apparatus for synthesizing carbon nanotubes using ultrasonic evaporation | |
| JP2013542907A (ja) | カーボングラフェンおよび他のナノ材料の生成プロセス | |
| CN106986392B (zh) | 一种陨硫铁的合成方法及合成装置 | |
| WO2006135378A2 (en) | Method and apparatus for hydrogen production from greenhouse gas saturated carbon nanotubes and synthesis of carbon nanostructures therefrom | |
| Mangolini et al. | High efficiency photoluminescence from silicon nanocrystals prepared by plasma synthesis and organic surface passivation | |
| Gao et al. | Enhanced carbon dioxide adsorption performance and kinetic study of K and Al co-doped Li4SiO4 | |
| Liu et al. | Synthesis of carbon nanotubes on graphene quantum dot surface by catalyst free chemical vapor deposition | |
| CN106082229A (zh) | 一种石墨烯包覆纳米碳化硅的复合材料及制备方法 | |
| Niu et al. | Effect of temperature for synthesizing single-walled carbon nanotubes by catalytic chemical vapor deposition over Mo-Co-MgO catalyst | |
| Wang et al. | Space-confined pyrolysis for fabrication of peacods-like Fe3O4@ C-Ni nanostructures for catalysis and protein adsorption | |
| Duan et al. | Template-free synthesis of ZnV2O4 hollow spheres and their application for organic dye removal | |
| KR100596677B1 (ko) | 기상합성법에 의한 이중벽 탄소나노튜브의 대량 합성 방법 | |
| Zhao et al. | One-step self-assembled synthesis of CuO with tunable hierarchical structures and their electrocatalytic properties for nitrite oxidation in aqueous media | |
| CN101041427B (zh) | 碳材料以及电子元件的制造方法 | |
| CN102730665B (zh) | 多孔碳材料的制备方法及多孔碳材料 | |
| Kariim et al. | Studies on the suitability of alumina as bimetallic catalyst support for MWCNTs growth in a CVD reactor |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |