發(fā)布時間：2021-12-10 05:48

　　針對氧化錳八面體分子篩（OMS-2）在催化氧化單質(zhì)汞過程中抗硫性能差的問題,采用鈰（Ce）對OMS-2催化劑進行改性提高其抗硫性。通過熱力學分析、固定床實驗、氮吸附、XRD、ICP和XPS等表征手段,研究了鈰增強OMS-2抗硫能力的原因。結(jié)果表明,Ce改性得到的催化劑比表面積大、空隙結(jié)構(gòu)豐富,可以在催化劑表面通過化學吸附吸附更多的Hg⁰;Ce改性得到的催化劑會造成Mn缺陷生成,提高電子遷移率,使得吸附氧（O_β）占比高,可提供更多的活性位點;OMS-2催化劑表面氧化的HgO可經(jīng)不同濃度的SO₂還原為Hg⁰或者HgSO₄,但Ce改性得到的催化劑可使該部分還原產(chǎn)物迅速重新氧化成HgO,提高了表觀Hg⁰氧化效率。該研究結(jié)果可為開發(fā)高性能抗硫汞氧化催化劑提供理論依據(jù)。 

【文章來源】：燃料化學學報. 2020,48(12)北大核心EICSCD

【文章頁數(shù)】：9 頁

【部分圖文】：

SO2對催化劑上Hg0氧化性能的影響

OMS-2催化劑的XRD譜圖驗證了其為錳氧八面體分子篩的隱錳鉀礦結(jié)構(gòu)(JCPDS-29-1020)[27]。如圖2(a)所示,在摻雜Ce后,屬于OMS-2的特征峰消失了,同時,也未檢測到MnOx或者CeO2所對應的特征峰,說明Ce成功地進入了OMS-2結(jié)構(gòu)內(nèi)部,與ICP表征結(jié)果一致。圖2(b)為Mn 2p XPS能譜圖。由圖2(b)可知,無論是OMS-2還是Ce-OMS-2催化劑,Mn都主要以Mn3+、Mn4+存在[15]。且Mn3+/Mn4+的比率分別為1.07和1.10(見表2),兩者幾乎沒有差別。結(jié)合ICP的分析結(jié)果發(fā)現(xiàn),Ce-OMS-2催化劑中高價態(tài)的Ce4+取代了OMS-2催化劑原本存在的K+后,Mn3+/Mn4+比率并沒有增加,據(jù)此可推斷Ce-OMS-2催化劑存在Mn缺陷,從而使得催化劑能夠保持電中性[27]。從這個角度也再一次說明了Ce的改性可以使催化劑的晶格氧活性更高[27],使其在0.05%SO2+N2甚至0.1%高濃度SO2的氣氛下也能保持很高的汞氧化能力。

在圖1中,當往N2中添加0.05%、0.1%SO2后,OMS-2催化劑的汞轉(zhuǎn)化效率急劇降低至14.6%、11.5%,氧化性能得到了極大的抑制。將OMS-2催化劑在SO2預處理一段時間后進行FT-IR表征,結(jié)果如圖3所示。由圖3可知,紅外譜圖中檢測到了SO 4 2- 的吸收峰[15],而在新鮮催化劑表面并未檢測到,說明SO2會與OMS-2反應生成硫酸鹽,導致催化劑中毒、表面的活性位點失活從而降低Hg0的轉(zhuǎn)化效率。添加4%O2后,SO2的抑制作用得到一定的緩解,但是汞的氧化效率依舊只有29.5%,低于純N2氣氛下汞的氧化效率,因此抗硫性差會成為OMS-2催化劑應用的限制性因素。

【參考文獻】：
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博士論文
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碩士論文
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本文編號：3532019