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含氧气氛下CO还原SO_2到单质硫催化反应的研究

作　者: 赵晓明
导　师: 秦永宁
学　校: 天津大学
专　业: 工业催化
关键词: 二氧化硫一氧化碳脱硫催化还原
分类号: X701.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2004年
下　载: 97次
引　用: 1次
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内容摘要

SO2 是危害最为严重的大气污染物之一,也是造成酸雨的元凶,将排放气中的SO2 转化为高质量的单质硫并回收,对于解决SO2 所造成的污染问题具有特别的意义。本课题考查了在含氧气氛下钙钛矿型复合氧化物催化CO 还原SO2 到单质硫催化反应中的催化活性,和氧气在反应中的作用和催化剂在反应中的变化;探讨了氧化物和硫化物的混合物对反应的催化作用,为烟气脱硫催化剂的研究和开发提供了一些有用的数据。本文通过在不含氧气条件下,在LaCoO3 作为催化剂催化CO 还原SO2 的反应中,证明La2O2S 和CoS2 为对反应有催化作用的活性相,对反应有实际的催化作用。在氧气存在的情况下,硫化后的LaCoO3 催化剂最终会失活。氧气的存在会破坏催化剂的活性相,生成对反应没有催化作用的物相,造成催化剂的失活。如果对失活以后的催化剂重新进行硫化,催化剂能够重新生成La2O2S 和CoS2相,从而使催化剂恢复活性,但活性不如之前的催化剂。另外,催化剂量的增加以及反应温度的提高都有利于延长反应的失活时间。通过对比LaCoO3 以及硫化物在反应中的表现,发现在不含氧气条件下,经过硫化的LaCoO3 对脱硫反应的催化活性,在低温下比没有经过硫化的LaCoO3要好,在高温下几乎一样。在含氧条件下,硫化物的初始活性要比钙钛矿结构的初始活性高,但易失活。钙钛矿型催化剂在反应过程中因为化学平衡的不同,造成的催化剂中毒比硫化后再参与反应的催化剂造成的中毒要深。经过再次硫化后,在同样条件下钙钛矿型催化剂的失活时间比再次硫化后的硫化物催化剂的失活时间要短。通过负载单金属氧化物和钙钛矿系列催化剂在含氧以及不含氧气氛下的性能对比,证明钙钛矿结构对于催化反应有很大作用,比相同条件下的负载单金属氧化物的活性要高。同时发现B 位元素不同的钙钛矿型催化剂,在含氧气氛下的失活情况也不同,这可能是由于氧气的存在不仅会破坏硫化物活性相,也能破坏具有活性的钙钛矿结构,使催化剂失活。

全文目录

第一章文献综述  8-24
  1.1 二氧化硫的污染现状及我国的控制政策  8
  1.2 催化还原SO_2 的研究现状  8-14
    1.2.1 H_2 还原法  9-10
    1.2.2 碳还原法  10-12
    1.2.3 烃类还原法  12-13
    1.2.4 氨还原法  13-14
    1.2.5 CO 还原法  14
  1.3 CO 还原SO_2 催化剂  14-22
    1.3.1 负载型金属催化剂  14-17
      1.3.1.1 AL_2O_3 负载型催化剂  14-17
    1.3.2 萤石型复合氧化物催化剂  17
    1.3.3 金红石型复合氧化物催化剂  17-18
    1.3.4 钙钛矿型复合金属氧化物催化剂  18-20
      1.3.4.1 稀土元素特性及钙钛矿稀土复合氧化物结构  18
      1.3.4.2 氧空位的形成  18-19
      1.3.4.3 A_2BO_4型复合氧化物的结构特征  19-20
    1.3.5 ABO_3 钙钛矿结构催化剂  20-21
    1.3.6 其他氧化物  21-22
  1.4 总结与展望  22
  1.5 研究思路  22-24
第二章反应条件对催化剂脱硫性能的影响  24-35
  2.1 实验部分  24-27
    2.1.1 试剂与原材料  24
    2.1.2 催化剂的制备  24-25
    2.1.3 LaCoO_3 钙钛矿催化剂的制备  25
    2.1.4 催化剂的活性评价  25-27
    2.1.5 催化剂的表征  27
  2.2 实验结果及讨论  27-35
    2.2.1 不同浓度的氧气对反应活性的影响  27-34
      2.2.1.1 不含氧气条件下LaCoO_3 的催化性能  27-28
      2.2.1.2 催化剂用量对反应的影响  28-29
      2.2.1.3 温度对含氧气氛下LaCoO_3 催化性能的影响  29-30
      2.2.1.4 不同氧气浓度下LaCoO_3 的催化性能  30-34
    2.2.3 小结  34-35
第三章 LaCoO_3 及硫化后LaCoO_3 混合物催化性能的研究  35-41
  3.1 实验部分  35
    3.1.1 试剂与实验原料  35
    3.1.2 LaCoO_3 钙钛矿催化剂的制备  35
    3.1.3 催化剂的表征  35
  3.2 实验结果及讨论  35-40
    3.2.1 LaCoO_3 及其硫化后LaCoO_3 在含氧条件下的催化活性  35-37
    3.2.1 LaCoO_3 及其硫化物含氧条件下的催化活性  37-40
  3.3 小结  40-41
第四章金属氧化物和钙钛矿系列催化剂的催化活性  41-65
  4.1 引言  41-42
  4.2 实验部分  42-44
    4.2.1 试剂与实验原料  42
    4.2.2 催化剂的制备  42-43
      4.2.2.1 载体的处理  42
      4.2.2.2 催化剂制备流程  42-43
    4.2.3 催化剂表征  43-44
      4.2.3.1 程序升温还原(TPR)实验  43
      4.2.3.2 X 射线衍射(XRD)实验  43-44
  4.3 实验结果及讨论  44-64
    4.3.1 单金属催化剂在不含氧条件下的催化活性  44-49
    4.3.2 单金属催化剂在含氧条件下的催化活性  49-51
    4.3.3 单金属氧化物催化剂的XRD 分析  51-54
    4.3.4 不含氧气氛下LaBO_3 的催化性能  54-57
    4.3.5 含氧气氛下LaBO_3 的催化性能  57-59
    4.3.6 LaBO_3 系列催化剂的XRD 分析  59-62
    4.3.7 LaBO_3 的TPR分析  62-64
  4.4 小结  64-65
第五章全文总结  65-67
参考文献  67-70
发表论文情况  70-71
致谢  71

含氧气氛下CO还原SO_2到单质硫催化反应的研究

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