镍基COS深度净化材料的微观构型设计与实验研究
发布时间：2022-01-10 06:08
羰基硫（COS）是一种广泛存在于工业原料气和尾气中的具有代表性的有机硫。它不仅容易导致工业催化剂的中毒,还是大气硫酸盐气溶胶的主要来源之一,因此有必要发展COS的深度净化技术。本论文采用了量子化学计算和实验相结合的研究方法,设计并制备脱硫材料,用于COS的深度净化。论文首先研究了单一金属氧化物上脱除COS的表面活性中心：然后基于密度泛函理论,研究了不同的改性方法对单一金属氧化物电子结构的调控作用,以及对其表面活性中心性质的影响,找到了提高材料脱硫性能的有效途径；最后根据理论计算的结果,制备了一系列复合金属氧化物,得到了理想的脱硫效果,并提出了一种增强材料深度净化COS性能的机理,为脱硫材料的设计和制备指明方向。本论文得到的主要结果和规律性认识如下：1、NiO对COS具有较好的脱除效果,Ni原子向外提供电子的能力（即Lewis碱性强度）越强,对COS的吸附／转化能力越高;羟基可以与吸附在Ni原子上的CO发生反应,生成CO2和H20,可以有效降低净化材料表面的“积碳效应”,从而提高净化材料的硫容。2、理论计算表明：A1原子体相掺杂可以有效地提高NiO表面Lewis碱性强度。实验结果表明：以...
【文章来源】：北京科技大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：136 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图２－２?Ｇｅｏ巧ｅ提出的协调机理??－
ｉ??Ｗａｎｇ?Ｊ．等ＩＩＷ将插层Ｌ氨基蔽的水滑石进行剥层，将剥层的心氨基酸的??水沿石纳米片与选择性催化活性中也妍进行配位（图２￣４），然后将制备得到??机配位心氨基酸水滑石纳米片催化剂应用于不对称巧丙醇环氧化的催化反应??中；并且发现在此催化体系下，环氧化反应速率接近均相催化体系速率，成??功实现了多相催化过程的类均相催化效果。??ｌｏｐ?ｖｉｅｗ?ｏｆ?ＺｎＡＩ?ＬＤＨｓ?ｌａｙｅｒ?｜?ｓｉｄｅ?ｖｉｅｗ?ｏｆ?ｃｏｌｌｏｉｄａｌ?ｌｉｇａｎｄｓ??Ｉ?Ｉ??Ｉ?ｒＶ?３?Ｒ?＝?ｏｈ??／ＯＨ?；??９?Ｉ?ｄｅｌａｍｉｎａｔｅｄ?．１??？?ＩｈＣＯＮＨ＾?ｏｒ?Ｈ．０?＊?ｆ?！逆??ａ?ｂ?ｈｅｔｅｒｏｇｅｎｅｏｕｓ?ｌｉｇａｎｄｓ?ｃ?ｃｏｌｌｏｉｄａｌ?ｌｉｇａｎｄｓ??图２－４祝配位心氨基巧ＬＤＨｓ纳米片催化剂应用于不对称巧丙醇环ｍ??化反应的示意图??（２）吸附和离子交换??由于具有较大的内表面积Ｌ：Ｊｌ及特有的离子交换性能和结构记忆功能，??ＨＴＬＣｓ和ＨＴＯ作为吸附和离子交换村料具有容量大、密度大、体巧小、耐??窩温、耐福射等优点。如采用ＨＴＬＣｓ与精制的成品油接触，可Ｗ高效的去除??油中的硫元素；使用ＨＴＬＣｓ可ｔＪｌ去除燃煤热电厂的烟道气中有害的硫，其中??吸附剂可Ｗ在离温下加热再生，重复利用；ＨＴＬＣｓ在水处理中也具有广泛的??应用，可Ｗ用于处理印染、电链、冶金、采矿、核工业等巧业产生的废水，??在处理过程中，不需要特别的设备，具有费用低，对环境友好，吸附剂可Ｗ??再生等优点［６２’＾’９２’＾－１〇８］。随着〔〇２带来越来越严重的全球温室效应
３．４．１材料化巧性巧评化方法??净化材料的脱硫性能评价是在固定床反应器内进行的，所使用的固定床??反应器规格为（Ｄ８ｍｍｘ２００ｍｍ，其体实验装置化图３－２。实验所需要的反应气??通过质量流量计控制流量，在不铸钢混合罐内混合均匀后进入净化材料床层，??净化材料床层温度由循环水浴精确控温，从反应器出来的气体通过六通阀与??气相色谱仪相连，由北京东西分析ＧＣ４０００Ａ气相色谱仪（ＦＰＤ检测器，毛??细柱）在线分析出口气体中ＣＯＳ和Ｈ２Ｓ浓度，出口?Ｃ〇２浓度由上海天美??ＧＣ－７９００气相色谱仪（ＦＩＤ检测器，填充往）在线检测。??－２３－??
【参考文献】：
期刊论文
[1]N型Cu掺杂NiO的电子结构与热电性能[J]. 张飞鹏,杨欢,张忻,路清梅,张久兴. 硅酸盐通报. 2015(04)
[2]CS2和COS在γ-Al2O3表面吸附的密度泛函理论研究[J]. 牛晓琦,凌丽霞,宋佳佳,王宝俊. 中国科技论文. 2013(12)
[3]轻烃中羰基硫水解催化剂的制备及活性研究[J]. 项玉芝,罗晓,韩文英,杨建建,马翠平,辛利,王立彬. 现代化工. 2013(09)
[4]氦液滴中羰基硫分子的光解动力学(英文)[J]. 张翠梅,张志国,黄存顺,张群,陈旸. 物理化学学报. 2013(09)
[5]介孔硅胶在柴油氧化-吸附组合脱硫中的应用研究[J]. 徐康文,冯丽娟,王景刚,李宇慧,李春虎. 燃料化学学报. 2012(08)
[6]Direct decarbonation of micrometer-scale layered double hydroxides without morphology damage[J]. Kong Li Xu~(a,b),Guang Ming Chen~(a,*),Jian Quan Shen~a a Beijing National Laboratory for Molecular Sciences(BNLMS),Institute of Chemistry,Chinese Academy of Sciences,Beijing 100190,China b Graduate University of Chinese Academy of Sciences,Beijing 100049,China. Chinese Chemical Letters. 2012(07)
[7]Mg-Al水滑石“记忆效应”及其对Cr（Ⅵ）阴离子吸附性能研究[J]. 赵策,曾虹燕,王亚举,刘平乐,李玉芹,杨永杰. 无机材料学报. 2011(08)
[8]金属氧化物吸附剂脱硫过程中羰基硫的生成[J]. 陈兆辉,上官炬,张立,刘生昕,孙婷,樊惠玲. 现代化工. 2011(S1)
[9]液体石油产品中羰基硫含量的准确测定[J]. 徐永军,黄爱忠,童玉珍,胡鹏程. 化工时刊. 2010(02)
[10]煤气中羰基硫脱除研究现状与展望[J]. 郝昌清,张德祥,吴亭亭. 山东冶金. 2009(01)
硕士论文
[1]矿冶废气中低浓度羰基硫吸附剂开发及机理研究[D]. 邱娟.昆明理工大学 2013
[2]二硫化钼/石墨烯催化剂的制备、表征及其羰基硫加氢性能研究[D]. 刘宁.大连理工大学 2013
[3]吸附法脱除二氧化碳中低浓度羰基硫和二硫化碳的研究[D]. 王艳君.大连理工大学 2013
[4]类水滑石衍生氧化物催化水解羰基硫研究[D]. 赵顺征.昆明理工大学 2012
[5]化学链燃烧中Ni基氧载体与CO反应的密度泛函研究[D]. 王孝宏.华中科技大学 2012
[6]复杂气氛下中温羰基硫水解催化活性研究[D]. 娄艳茹.太原理工大学 2010
[7]乙二醇吸收羰基硫的实验及机理研究[D]. 刘文秀.内蒙古工业大学 2007
[8]中温羰基硫水解催化剂制备及其动力学研究[D]. 王会娜.太原理工大学 2007
[9]改性氧化铝基高浓度羰基硫水解催化剂研究[D]. 梁丽彤.太原理工大学 2005
本文编号：3580187
【文章来源】：北京科技大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：136 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图２－２?Ｇｅｏ巧ｅ提出的协调机理??－
ｉ??Ｗａｎｇ?Ｊ．等ＩＩＷ将插层Ｌ氨基蔽的水滑石进行剥层，将剥层的心氨基酸的??水沿石纳米片与选择性催化活性中也妍进行配位（图２￣４），然后将制备得到??机配位心氨基酸水滑石纳米片催化剂应用于不对称巧丙醇环氧化的催化反应??中；并且发现在此催化体系下，环氧化反应速率接近均相催化体系速率，成??功实现了多相催化过程的类均相催化效果。??ｌｏｐ?ｖｉｅｗ?ｏｆ?ＺｎＡＩ?ＬＤＨｓ?ｌａｙｅｒ?｜?ｓｉｄｅ?ｖｉｅｗ?ｏｆ?ｃｏｌｌｏｉｄａｌ?ｌｉｇａｎｄｓ??Ｉ?Ｉ??Ｉ?ｒＶ?３?Ｒ?＝?ｏｈ??／ＯＨ?；??９?Ｉ?ｄｅｌａｍｉｎａｔｅｄ?．１??？?ＩｈＣＯＮＨ＾?ｏｒ?Ｈ．０?＊?ｆ?！逆??ａ?ｂ?ｈｅｔｅｒｏｇｅｎｅｏｕｓ?ｌｉｇａｎｄｓ?ｃ?ｃｏｌｌｏｉｄａｌ?ｌｉｇａｎｄｓ??图２－４祝配位心氨基巧ＬＤＨｓ纳米片催化剂应用于不对称巧丙醇环ｍ??化反应的示意图??（２）吸附和离子交换??由于具有较大的内表面积Ｌ：Ｊｌ及特有的离子交换性能和结构记忆功能，??ＨＴＬＣｓ和ＨＴＯ作为吸附和离子交换村料具有容量大、密度大、体巧小、耐??窩温、耐福射等优点。如采用ＨＴＬＣｓ与精制的成品油接触，可Ｗ高效的去除??油中的硫元素；使用ＨＴＬＣｓ可ｔＪｌ去除燃煤热电厂的烟道气中有害的硫，其中??吸附剂可Ｗ在离温下加热再生，重复利用；ＨＴＬＣｓ在水处理中也具有广泛的??应用，可Ｗ用于处理印染、电链、冶金、采矿、核工业等巧业产生的废水，??在处理过程中，不需要特别的设备，具有费用低，对环境友好，吸附剂可Ｗ??再生等优点［６２’＾’９２’＾－１〇８］。随着〔〇２带来越来越严重的全球温室效应
３．４．１材料化巧性巧评化方法??净化材料的脱硫性能评价是在固定床反应器内进行的，所使用的固定床??反应器规格为（Ｄ８ｍｍｘ２００ｍｍ，其体实验装置化图３－２。实验所需要的反应气??通过质量流量计控制流量，在不铸钢混合罐内混合均匀后进入净化材料床层，??净化材料床层温度由循环水浴精确控温，从反应器出来的气体通过六通阀与??气相色谱仪相连，由北京东西分析ＧＣ４０００Ａ气相色谱仪（ＦＰＤ检测器，毛??细柱）在线分析出口气体中ＣＯＳ和Ｈ２Ｓ浓度，出口?Ｃ〇２浓度由上海天美??ＧＣ－７９００气相色谱仪（ＦＩＤ检测器，填充往）在线检测。??－２３－??
【参考文献】：
期刊论文
[1]N型Cu掺杂NiO的电子结构与热电性能[J]. 张飞鹏,杨欢,张忻,路清梅,张久兴. 硅酸盐通报. 2015(04)
[2]CS2和COS在γ-Al2O3表面吸附的密度泛函理论研究[J]. 牛晓琦,凌丽霞,宋佳佳,王宝俊. 中国科技论文. 2013(12)
[3]轻烃中羰基硫水解催化剂的制备及活性研究[J]. 项玉芝,罗晓,韩文英,杨建建,马翠平,辛利,王立彬. 现代化工. 2013(09)
[4]氦液滴中羰基硫分子的光解动力学(英文)[J]. 张翠梅,张志国,黄存顺,张群,陈旸. 物理化学学报. 2013(09)
[5]介孔硅胶在柴油氧化-吸附组合脱硫中的应用研究[J]. 徐康文,冯丽娟,王景刚,李宇慧,李春虎. 燃料化学学报. 2012(08)
[6]Direct decarbonation of micrometer-scale layered double hydroxides without morphology damage[J]. Kong Li Xu~(a,b),Guang Ming Chen~(a,*),Jian Quan Shen~a a Beijing National Laboratory for Molecular Sciences(BNLMS),Institute of Chemistry,Chinese Academy of Sciences,Beijing 100190,China b Graduate University of Chinese Academy of Sciences,Beijing 100049,China. Chinese Chemical Letters. 2012(07)
[7]Mg-Al水滑石“记忆效应”及其对Cr（Ⅵ）阴离子吸附性能研究[J]. 赵策,曾虹燕,王亚举,刘平乐,李玉芹,杨永杰. 无机材料学报. 2011(08)
[8]金属氧化物吸附剂脱硫过程中羰基硫的生成[J]. 陈兆辉,上官炬,张立,刘生昕,孙婷,樊惠玲. 现代化工. 2011(S1)
[9]液体石油产品中羰基硫含量的准确测定[J]. 徐永军,黄爱忠,童玉珍,胡鹏程. 化工时刊. 2010(02)
[10]煤气中羰基硫脱除研究现状与展望[J]. 郝昌清,张德祥,吴亭亭. 山东冶金. 2009(01)
硕士论文
[1]矿冶废气中低浓度羰基硫吸附剂开发及机理研究[D]. 邱娟.昆明理工大学 2013
[2]二硫化钼/石墨烯催化剂的制备、表征及其羰基硫加氢性能研究[D]. 刘宁.大连理工大学 2013
[3]吸附法脱除二氧化碳中低浓度羰基硫和二硫化碳的研究[D]. 王艳君.大连理工大学 2013
[4]类水滑石衍生氧化物催化水解羰基硫研究[D]. 赵顺征.昆明理工大学 2012
[5]化学链燃烧中Ni基氧载体与CO反应的密度泛函研究[D]. 王孝宏.华中科技大学 2012
[6]复杂气氛下中温羰基硫水解催化活性研究[D]. 娄艳茹.太原理工大学 2010
[7]乙二醇吸收羰基硫的实验及机理研究[D]. 刘文秀.内蒙古工业大学 2007
[8]中温羰基硫水解催化剂制备及其动力学研究[D]. 王会娜.太原理工大学 2007
[9]改性氧化铝基高浓度羰基硫水解催化剂研究[D]. 梁丽彤.太原理工大学 2005
本文编号：3580187
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