还原脱硫催化剂的TPD研究

摘要

随着现代工业的发展，大量的SO2排放到大气中，造成了世界范围内越来越严重的酸雨现象。如何治理SO2带来的危害，已经引起了各国政府和企业的重视。与其它治理方法相比较，采用CO催化还原脱除SO2具有许多优点，如回收硫资源，无二次污染等。该法离实际应用还有一段距离，因为烟气中含有一定量的氧气(大约3％～5％)，而氧气存在造成催化剂失活。如何获得高选择性的催化剂就显得极为重要。 为寻找含氧气氛下有效的催化剂，首先必须清楚它与各反应组分间相互作用情况。所以，本文以CO、SO2和O2为吸附质，利用程序升温脱附(TPD)技术对Fe、Co、Ni三种元素的氧化物、硫化物以及钙钛矿表面上的吸附作用进行了研究，分析了活性组分存在状态对催化剂表面脱附能量的影响，并且与催化剂活性进行关联。研究发现以下几点： Ni处于不同状态时对CO的吸附能力影响最为明显。当Ni状态从氧化物转变为硫化物时，与CO的作用能力朝弱方向偏移；当其为钙钛矿结构时，与CO作用最弱；Co和Fe的存在状态对CO的吸附能力影响相对较小。 Co的存在状态对SO2的作用能力影响较大。当Co以氧化物的形式存在时，其与SO2作用能力最强，当以钙钛矿结构形式存在时，其与SO2作用能力下降，当处于硫化物状态时，与SO2作用更弱。在Fe和Ni中的情况也是如此。 Fe的状态发生变化后，它对O2的吸附能力也随之变化。当Fe状态从氧化物变为钙钛矿结构时，与O2的作用能力减弱，当其为硫化物时与O2作用更弱；Co和Fe的存在状态对O2的吸附能力影响相对较小。 当CO和SO2在催化剂表面的脱附温度分别处于460℃～800℃和447℃～800℃时，催化剂具有活性，且上述两种反应组分起始脱附温度越低，催化剂活性就越高。 在氧气存在的情况下，O2与CoS催化剂的强吸附作用，可能是造成催化剂活性降低的原因。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章文献综述

1.1前言

1.2TPD技术的产生和发展

1.3TPD方法的基本理论

1.4TPD实验影响因素

1.5TPD技术的优缺点

1.6 TPD研究现状

1.6.1 O2-TPD

1.6.2 CO-TPD

1.6.3 SO2-TPD

1.6.4其他方面的应用

1.7本课题的主要研究内容

第二章还原脱硫催化剂上CO-TPD研究

2.1引言

2.2实验部分

2.2.1试剂与原材料

2.2.2实验仪器及设备

2.2.3催化剂制备

2.2.4催化剂表征

2.3实验结果与讨论

2.3.1 XRD分析结果

2.3.2TPD分析结果

2.4本章总结

第三章还原脱硫催化剂上SO2-TPD研究

3.1引言

3.2实验部分

3.2.1试剂与原材料

3.2.2实验仪器及设备

3.2.3催化剂制备

3.2.4催化剂表征

3.3实验结果与讨论

3.3.1空白实验

3.3.2 Co存在状态对SO2脱附状况的影响

3.3.3 Fe存在状态对SO2脱附状况的影响

3.3.4 Ni存在状态对SO2脱附状况的影响

3.3.5不同活性组分SO2脱附能量状态的差异

3.4本章小结

第四章还原脱硫催化剂上O2-TPD研究

4.1引言

4.2实验部分

4.2.1试剂与原材料

4.2.2实验仪器及设备

4.2.3催化剂制备

4.2.4催化剂表征

4.3结果与讨论

4.3.1空白实验

4.3.2 Co存在状态对O2脱附状况的影响

4.3.3 Fe存在状态对O2脱附状况的影响

4.3.4 Ni存在状态对O2脱附状况的影响

4.3.5不同活性组分O2脱附能量状态的差异

4.4本章小结

第五章还原脱硫催化剂的活性评价

5.1前言

5.2实验部分

5.2.1试剂与原材料

5.2.2实验仪器及设备

5.2.3催化剂制备

5.2.4催化剂表征

5.2.5催化剂活性评价

5.3结果与讨论

5.3.1无氧条件下催化CO还原SO2活性

5.3.2氧气存在对Co类化合物催化CO还原SO2反应的影响

5.3.3 XRD分析结果

5.4本章小结

第六章全文总结

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

致 谢