氢气热处理对TiO2催化剂克劳斯活性影响.pdf

学兔兔学兔兔 第1期 马国强等：氢气热处理对TiO2催化剂克劳斯活性的影响 氢气热处理对TiO2催化剂克劳斯活性的影响 马国强他，侯亚芹 ，韩小金 ，黄张根 ，王 斌。 (1．中国科学院山西煤炭化学研究所 煤转化国家重点实验室，山西 太原 030001； 2．中国科学院大学，北京 100049；3．江苏河海科技工程集团有限公司，江苏 泰兴 225400) 摘要：采用氖气高温热处理TiO2的方法制备了一系列催化剂，运用H~．-TPR、BET、XRD、XPS、EPR和SOrTPD技术对催化 剂进行表征并对催化剂克劳斯活性进行了评价。结果表明随着热还原温度的升高，TiO：催化剂的氧缺陷逐渐增多，且氧缺陷对 克劳斯反应有促进作用。500％条件下热还原制得的TiO：催化活性最高，氢气热处理超过500％后催化剂活性降低，克劳斯反 应的活性是氧缺陷与比表面积、孔体积共同作用的结果。 关键词：二氧化钛；催化剂；氢气处理；克劳斯反应；硫化氢；二氧化硫 中图分类号：TQ426：0643 文献标识码：A 文章编号：1001．9219(2014)O1．O1．05 煤炭、石油、天然气和很多矿石都不同程度地 行．通过催化剂床层反应生成单质硫。早期工业装 含硫，在它们的加工和利用过程中会排放大量的含 置使用天然铝矾土催化剂，硫磺回收率比较低，而 硫气体。若不加回收或脱除将会对环境造成严重影 后用活性氧化铝催化剂代替了天然铝矾土，但其对 响。因此脱硫和硫回收是很多工业过程中的重要一 硫酸盐中毒敏感．容易失活。后来人们又开发出 环。工业生产所需的硫大部分都是从这些过程回收 TiO 基催化剂 。目前关于TiO：催化剂活性的研究 得到。随着我国工业生产的快速发展，大气的硫化 较少，只是停留在单独组分与TiO 的反应上， 物污染已发展到非常严重的地步．同时我国工业生 RomanDI在l0oK下用紫外光电子能谱和光子刺激 产需要的大量的硫又需从国外进口。因此，加强工 诱导技术研究了S02与TiO (110)晶面的作用，发现 业生产过程中的硫回收具有保护环境和增加国内 SO 在TiO (11 o1会形成硫酸根和亚硫酸根并有单独 硫资源供给的双重意义。 分子吸附态的SO ；Smith嘲用紫外光电子能谱、X射 克劳斯硫回收技术已有100多年的发展历史． 线光电子能谱和低能电子衍射技术在室温下研究 至今仍有十分重要的地位【”，其基本反应如下： 了SO 与完美的和有缺陷的TiO2(1 10)晶面的作用， H~+l／202=S+H20 (1) 发现SO 与完美的TiO：(110)晶面几乎不反应却与 - H_ 3+3／202=SO2+H20 (2) 有缺陷的TiO。(110)晶面作用形成类似TiS 一的表面 2H2S+SO2=3S+2H20 (3) 结构：Henrich[~用紫外光电子能谱和X射线光电子 以上反应均是放热反应，反应(11和(2)在燃烧炉中进 能谱研究了H2S与高度缺陷的TiO (110)的反应，发 行，不同的工艺对温度控制的要求有所不同．在 现硫化氢在其上有两种吸附态，一种是H2S吸附量 ll00℃一l60o℃之间。在严格控制空气量的条件下将 较小时的分子吸附态和H2S量较大时的解离吸附 H2s部分燃烧成SO ，并生