Исследователи предлагают титан

Sep 01, 2023

14 февраля 2023 г.

Эта статья была проверена в соответствии с редакционным процессом и политикой Science X. Редакторы выделили следующие атрибуты, гарантируя при этом достоверность контента:

проверенный фактами

рецензируемое издание

надежный источник

корректура

Чжан Наньнань, Китайская академия наук

Согласно исследованию, опубликованному в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences 11 января, исследователи под руководством профессора Хао Чжэнпина из Университета Китайской академии наук (UCAS) предложили простую разработку кислородных вакансий (VO) в перовските на основе титана. для стимулирования активации воды (H2O), достижения усиленного гидролиза органической серы и эффективного извлечения серы при более низких температурах.

Активация воды участвует во многих реакциях и процессах. Гидролиз органической серы (COS и CS2) является одной из таких типичных реакций с использованием молекулы H2O в качестве реагента. В промышленных процессах извлечения серы на первой ступени реактора Клауса устанавливается дополнительный катализатор гидролиза для конверсии COS и CS2. Ограниченная эффективной активацией воды, для гидролиза CS2 требуются относительно более высокие температуры в сложной среде, которая не способствует реакции восстановления серы и, таким образом, серьезно влияет на эффективность восстановления серы и контроль выбросов загрязняющих веществ в процессе Клауса.

В этом исследовании исследователи изготовили перовскиты на основе титана с различным содержанием VO и обнаружили, что существует линейная корреляция между содержанием VO и степенью диссоциации H2O и эффективностью гидролиза. Низкокоординированные ионы Ti, соседствующие с VO, являлись активными центрами активации H2O.

По мнению исследователей, введение VO, особенно кластеров VO, привело к снижению энергетического барьера диссоциации H2O, что способствовало активации и диссоциации H2O.

Более того, их углубленное исследование механизма показало, что гидролиз CS2 инициируется в результате реакции между диссоциативно адсорбированным -OH и газообразным CS2 (механизм Эли-Ридала), что является причиной повышенной активности гидролиза из-за усиленной активации H2O под действием VO.

Следовательно, полная конверсия COS и CS2 была достигнута на SrTiO3 после восстановительной обработки H2 при 225°C, благоприятной температуре для конверсии Клауса. Неожиданно катализатор также продемонстрировал превосходную каталитическую активность Клауса.

Таким образом, одновременно могут быть достигнуты как эффективные характеристики гидролиза органической серы, так и повышенная эффективность извлечения серы. Применение этого двухфункционального катализатора может значительно повысить эффективность извлечения серы, упростить рабочий процесс и снизить инвестиционные и эксплуатационные затраты.

Команда профессора Хао уже давно занимается исследованиями и разработками в области контроля загрязнения кислыми газами, а также рекуперации и использования ресурсов. Они обладают глубоким пониманием вопросов сокращения и контроля выбросов кислых газов. Производство и публикация результатов основаны на многолетней работе группы и имеют большое значение для контроля сокращения выбросов, восстановления ресурсов и утилизации кислого газа.

Больше информации: Чжэн Вэй и др., Перовскит на основе титана, полученный с помощью кислородных вакансий, для усиления активации H 2 O и низкотемпературного гидролиза органической серы, Труды Национальной академии наук (2023). DOI: 10.1073/pnas.2217148120

Информация журнала:Труды Национальной академии наук