嵌入在多孔碳中的金属氧化物纳米粒子,用于在热水条件下吸收硫
Hang Xiang1, David Baudouin2, Frédéric Vogel1,3
1Laboratory for Bioenergy and Catalysis, Paul Scherrer Institute (PSI), 5232, Villigen PSI, Switzerland.
Scientific reports
|June 20, 2023
概括
在多孔碳上金属氧化物纳米颗粒显示了硫吸收的前景,保护生物质气化中的催化剂. 氧化/碳表现出优异的结构稳定性和吸收能力,使其成为潜在的散装吸收剂.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 催化剂是一种催化剂.
- 化学工程是化学工程的重要组成部分.
背景情况:
- 硫中毒会使生物质催化水热气化 (cHTG) 中的催化剂失效.
- 开发有效的硫吸收剂对于保护cHTG过程中的催化剂至关重要.
研究的目的:
- 合成和评估金属氧化物纳米粒子 (MOx/C) 作为cHTG的硫吸收剂.
- 研究各种MOx/C材料的硫吸收性能和结构稳定性.
主要方法:
- 在多孔碳中嵌入的MOx (M = Zn,Cu,Mn,Fe,Ce) 纳米粒子的合成.
- 在cHTG条件下 (450 °C,30 MPa) 通过与二甲基二硫化物对MOx/C进行反应来评估硫吸收.
- 分析结构变化和硫化机制,使用材料特性和可溶性建模.
主要成果:
- 硫的吸收能力按照 CuOx/C > CeOx/C ≈ ZnO/C > MnOx/C > FeOx/C 的顺序进行.
- 形成了金属硫化物 (Cu1.8S,Ce2S3,ZnS,MnS),其容量在0.09至0.17molS/molM之间.
- 与ZnO/C,CuOx/C和MnOx/C相比,CeOx/C和FeOx/C在硫化后表现出优越的结构稳定性.
- 溶解度建模表明奥斯瓦尔德成熟是粒子生长的关键机制.
结论:
- CeOx/C具有高的结构稳定性和显著的硫吸收能力,将其确定为cHTG的有希望的散装吸收剂.
- 了解硫化机制和结构演变是设计有效的硫吸收剂的关键.


