三維有序大孔氧化銅基復合脫硫劑的合成及常溫脫硫性能研究.pdf

1、面對日趨嚴重的環(huán)境污染問題和逐步嚴苛的空氣保護法，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行，必須對提供燃料電池的富氫氣體進行脫硫。金屬氧化物吸附脫硫因脫硫精度高、工藝操作簡單而被廣泛采用。其中，氧化銅和氧化鋅脫硫的熱力學優(yōu)勢明顯，具有很高的脫硫精度，然而常溫操作條件下存在活性差、硫容低的問題?；谇捌诘难芯拷Y(jié)果，本

2、研究將通過織構(gòu)優(yōu)化與表面改性的方法來提高氧化銅基脫硫劑對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合脫硫劑，并用氨氣相沉積法和堿浸漬法對表面進行改性，在固定床反應器上對所制備的脫硫劑進行穿透動態(tài)評價實驗。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，同時對活性金屬氧化物起到分散作用。
　　固定床穿透脫硫?qū)嶒炘u價結(jié)果表明，三維有序大孔的特殊結(jié)構(gòu)可使得銅硅復合脫硫劑的硫容提升六倍之多，突出體現(xiàn)了大孔在脫硫過程中的作用。硫化過程中水汽的

4、加入對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。在相對濕度為47.6％時，脫硫劑的脫硫性能最佳，硫容達到147 mg/g。然而，由于熱力學平衡所限，水汽的加入?yún)s使脫硫精度有一定降低。通過對脫硫劑表面進行氨化/堿化改性，可克服上述缺點，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，