機械力化學與熱化學加氫脫除二硫化碳對比的研究.pdf

1、機械力化學脫硫法、熱化學加氫脫硫法并結合基于密度泛函理論的第一性原理計算，對比研究了機械力化學反應和熱化學加氫脫硫反應對CS2的脫除。研究表明兩種方法均可實現(xiàn)CS2的脫除。機械球磨法:球磨過程中金屬鎂和CS2反應生成MgS，以實現(xiàn)固硫;熱化學加氫法:利用鎂碳儲氫材料中的固相氫與CS2的反應，生成H2S和MgS以實現(xiàn)固硫。
　　在機械球磨脫硫實驗中，發(fā)現(xiàn)隨著球磨時間的延長，鎂顆粒減小、表面缺陷增多、非晶化程度加深、金屬鎂與CS2間反

2、應程度加深、硫被金屬鎂所固定。當70Mg30C球磨時間分別為0.5、1.0、1.5和2.0h時，產(chǎn)物的平均硫含量分別為135、6.02、9.62和11.69wt.％。機械球磨過程中，無煙煤起到了助磨作用。球磨后的物料的紅外光譜上出現(xiàn)了明顯的C-S吸收振動峰，說明碳還具有傳遞硫原子的作用。ZnO不能促進機械球磨法固硫，甚至會抑制金屬鎂與CS2間的反應。
　　基于密度泛函理論的第一性原理計算表明，CS2在Mg(0001)面fcc、hc

3、p和top位均為化學吸附，而在bridge位為物理吸附。吸附能分別為-82.39、-82.21、-73.22和-40.68k J/mol。CS2在Mg(0001)晶面化學吸附時，Mg s、p軌道、Cs、p和Ss、p軌道有明顯的交疊作用。
　　機械球磨制備復合儲氫材料時，球磨3.0 h所得鎂碳儲氫材料的顆粒尺寸為200～300nm。顆粒表面的晶格條紋間距為0.22 nm，對應的是MgH2(200)晶面，證明球磨過程中金屬鎂發(fā)生了氫化

4、反應，生成了MgH2，MgH2類型為四方晶系的β-MgH2。鎂碳復合材料的初始放氫溫度為268℃，放氫高峰溫度為347℃。
　　鎂碳復合材料熱化學法加氫脫硫的反應溫度低于200℃時，固相反應產(chǎn)物硫含量非常少;反應溫度高于200℃時，熱化學法加氫脫硫才能發(fā)生有效反應;溫度為320℃時，固相產(chǎn)物的硫含量可達151 mg/g，氣相產(chǎn)物H2S含量可達78 mg/g。熱化學加氫法脫除CS2，固相中為MgS，氣相產(chǎn)物為H2S和CH3SH。第一