三維有序大孔氧化銅基復(fù)合脫硫劑的合成及常溫脫硫性能研究.pdf

1、面對(duì)日趨嚴(yán)重的環(huán)境污染問(wèn)題和逐步嚴(yán)苛的空氣保護(hù)法，提高能源利用率，開發(fā)高效、綠色、節(jié)能的新技術(shù)已迫在眉睫。燃料電池是其中突出的代表。
　　氫燃料電池的興起使得常低溫脫硫走入人們的視野。為了滿足燃料電池正常運(yùn)行，必須對(duì)提供燃料電池的富氫氣體進(jìn)行脫硫。金屬氧化物吸附脫硫因脫硫精度高、工藝操作簡(jiǎn)單而被廣泛采用。其中，氧化銅和氧化鋅脫硫的熱力學(xué)優(yōu)勢(shì)明顯，具有很高的脫硫精度，然而常溫操作條件下存在活性差、硫容低的問(wèn)題?；谇捌诘难芯拷Y(jié)果，本

2、研究將通過(guò)織構(gòu)優(yōu)化與表面改性的方法來(lái)提高氧化銅基脫硫劑對(duì)硫化氫的硫化常溫脫硫性能。
　　本研究采用膠晶模板法制得三維有序大孔銅硅及銅鋅硅復(fù)合脫硫劑，并用氨氣相沉積法和堿浸漬法對(duì)表面進(jìn)行改性，在固定床反應(yīng)器上對(duì)所制備的脫硫劑進(jìn)行穿透動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)。采用掃描電子顯微鏡（SEM）、透射電子顯微鏡（TEM）、X射線衍射儀（XRD）、氮吸附（BET）、CO2程序升溫脫附（CO2-TPD）、X光電子能譜（XPS）、X射線吸收近邊結(jié)構(gòu)（XANES

3、）、熱重質(zhì)譜聯(lián)用（TG-MS）一系列儀器進(jìn)行表征，得到以下結(jié)論：
　　SEM/TEM、XRD和氮吸附相關(guān)表征表明，具有三維有序大孔結(jié)構(gòu)的脫硫劑大孔結(jié)構(gòu)整齊有序，三維空間相互貫通,晶粒高度分散，比表面積大。二氧化硅的加入助于三維有序大孔骨架牢固，同時(shí)對(duì)活性金屬氧化物起到分散作用。
　　固定床穿透脫硫?qū)嶒?yàn)評(píng)價(jià)結(jié)果表明，三維有序大孔的特殊結(jié)構(gòu)可使得銅硅復(fù)合脫硫劑的硫容提升六倍之多，突出體現(xiàn)了大孔在脫硫過(guò)程中的作用。硫化過(guò)程中水汽的

4、加入對(duì)脫硫劑硫化性能起到了至關(guān)重要的作用，水膜的形成為硫化氫在金屬氧化物表面的解離吸附提供了極大幫助。在相對(duì)濕度為47.6％時(shí)，脫硫劑的脫硫性能最佳，硫容達(dá)到147 mg/g。然而，由于熱力學(xué)平衡所限，水汽的加入?yún)s使脫硫精度有一定降低。通過(guò)對(duì)脫硫劑表面進(jìn)行氨化/堿化改性，可克服上述缺點(diǎn)，顯著提高脫硫劑在有水氣氛下的脫硫性能，使精度和硫容均有大幅提高。
　　硫化/再生循環(huán)性能的考察研究表明，具有三維有序大孔的脫硫劑在不同溫度下再生，