【摘 要】
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H2S 约占煤气中含硫气体的90％,这些气体不仅造成环境污染,而且导致后续煤化工过程中催化剂中毒和设备腐蚀,因此煤气中H2S 的脱除引起了广泛关注.氧化铈被誉为第二代高温脱
【机 构】
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太原理工大学精细化工研究所,山西太原,030024
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H2S 约占煤气中含硫气体的90％,这些气体不仅造成环境污染,而且导致后续煤化工过程中催化剂中毒和设备腐蚀,因此煤气中H2S 的脱除引起了广泛关注.氧化铈被誉为第二代高温脱硫剂,且在多次脱硫再生循环中保持良好的脱硫活性[1,2].为了了解氧化铈脱除H2S 的本质,本研究采用量子化学密度泛函理论方法(DFT+U)系统研究了H2S、SH、S 和H 原子在完美和O 空缺CeO2(110)表面的吸附和解离作用,进而阐明CeO2(110)表面脱除H2S 的反应机理.首先H2S 主要以解离方式吸附于完美CeO2(110)表面,进而反应导致H2 和SO2 的生成.从热力学和动力学的角度分析表明SO2 的生成是最可能的反应路径,说明氧化铈的表面氧具有较高的活性.在氧化铈脱硫反应的初期,同样也观察到了SO2 的生成[3,4],但这并没有起到脱硫的目的.这一阶段的反应使得CeO2(110)表面被还原,形成O 空缺的表面.H2S 在此O空缺的CeO2(110)表面的反应同样被研究(图1),结果表明：H2S 解离吸附于表面形成SH 物种,SH 物种很容易解离且解离的S 原子填充于表面O 空缺形成CeOS 硫化物,这有利于脱除煤气中的H2S,并与实验结果吻合[1,5].因此,氧化铈的脱硫过程包括两个步骤：首先H2S与完美CeO2 表面反应,导致O 空缺表面的形成；然后O 空缺与H2S 作用形成CeOS 硫化物,进而有效地脱除了煤气中的H2S.
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