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合成复合材料ZnO-Al2O3、ZnO-Al2O3-CuO和评价的活动因为转换,硫化氢吸附治疗

*通信:

Ngoc琼NT越南工业大学三,,越南,电话:(+)84-24-9777734304;电子邮件: (电子邮件保护)

文摘

两个ZnO-Al2O3 ZnO-Al2O3-CuO复合材料被沉淀的方法合成。获得的复合材料特点是通过物理化学方法如XRD, TEM,赌注。合成条件研究了沉淀温度、博士给出的结果表明,氧化锌在wurzite所有复合材料中,措在单斜和氧化铝在无定形的阶段。最优比表面积达到ZnO-Al2O3 ZnO-Al2O3-CuO 83.9和89.4 m2 / g,分别。因为治疗的结果表明ZnO-Al2O3(10%)最高的转换,达到了81%。硫化氢的能力治疗,ZnO-Al2O3-CuO复合给最好的处理能力与硫容量31 g / 100 g复合,150%相比,unadded措复合。

关键字

H₂删除;因为删除;氧化锌;脱硫

介绍

天然气中含有一定数量的H₂年代,因为。在这些气体的存在的情况下,利用天然气在工业由于其酸度会导致严重的后果。这些气体可以直接腐蚀金属设备和事件可以转化为H₂所以₄作为一个强腐蚀剂(1]。此外,对于生活环境,H₂年代有一个不愉快的气味和暴露于高水平,可以对人体致命的伤害(2]。有一个不同的H₂年代已经部署在气体处理技术行业如:(i)化学吸附法(使用的氢氧化钠,KOH),(2)物理吸附方法(使用有机溶剂:碳酸丙烯酯、二甲醚),(3)物理化学方法(使用methyldiethanolamine二异丙醇氨烷基醚等等)(3]。为每个其他方法有优点也有缺点。然而,这些技术只处理硫含量降至100 ppm。为了确保一个更深层次的硫处理,固相吸附剂技术了。这种方法允许的深层治疗H₂年代,在1 ppm。典型的金属氧化物中使用这种技术是氧化锌氧化物。硫氧化氧化锌具有较高的吸附能力,但缓慢吸附动力学限制了它的容量(4- - - - - -6]。措氧化也是已知快速动态吸附与H₂年代(7,8]。然而,它的吸附能力很低。因此,这两个阶段的结合可以提高硫吸附能力。因为,治疗是通过水解因为H₂S和H₂年代,吸收后(9]。因为气体催化水解,₂O₃氧化是一个潜在的催化剂。在目前的研究中,我们的目标是合成复合ZnO-Al₂O₃和ZnO-Al₂O₃措和评估其催化活性COS和H₂年代的治疗。

实验

材料和化合物

化学复合使用分析纯度(西格玛奥德里奇):Na₂有限公司₃99%,锌(没有₃)₂。6小时₂O 99%,铜(没有₃)₂.3H₂O 99%,艾尔(没有₃)₃99%。

催化剂的合成

合成ZnO-Al₂O₃

Co-precitation方法:适量的锌(没有₃)₂和艾尔(不₃)₃盐(99%,TQ)溶解在蒸馏水和Na同时下降₂有限公司₃解决方案在控制温度和搅拌。获得的解决方案是年龄在80°C 2 h。混合物过滤,清洗和干燥在100°C和之后,煅烧350°C 2 h。实验合成方法等因素的影响,温度、pH值、反应物浓度、搅拌速度和加热模式。

连续沉淀:在这种方法中,每个盐(锌(没有₃)₂,(不₃)₂)沉淀一个接一个地和其他人共同沉淀方法的实验条件是相同的。

合成ZnO-Al₂O₃措

过程是一样的共同沉淀之一种以上但三盐铜的混合物(没有₃)₂,(不₃)₃和锌(不₃)₂。

描述

材料的晶体结构是由x射线衍射,在D8推进装置(力量)。形态特征是由透射电子显微镜(TEM)决定,在模型jeol jem - 1010。比表面积的测量是押注测微的2390第七双子座(美国)。

吸收试验

硫吸附能力是决定在设备上是一种连续微流系统,有一个u型吸收管(10]。管中使用的材料数量是1.5克,清理下N₂流前30分钟介绍流5%的H₂S / N₂,70毫升/分钟的流量在300°C的1 h。样品的含硫量吸附测试后决定的模型CS-MAT 5500设备。

结果与讨论

合成ZnO-Al调查材料₂O₃

效果的合成方法:的图1一个和1 b显示ZnO-Al的x射线衍射模式₂O₃自己合成两种方法。在两种模式,似乎明显衍射峰在2θ= 31.8°角,34.5°,36.2°wurzite对应阶段的氧化锌和峰值的特征₂O₃结晶相。这一个解释可能是,铝的良好分散的纳米晶体在氧化锌/相位和/或非晶态氧化铝形成的结构。

特定的表面区域确定的82.4和76.2米²对氧化锌/ g由共同沉淀和sequencial降水方法,分别。获得的结果表明ZnO-Al的比表面积₂O₃复合材料由第一种方法几乎相同的表面积的第二种方法。然而,TEM图像显示,获得共同沉淀的方法(图2一个),氧化铝颗粒相当同质的氧化锌相中的分散和聚合与第二种方法相比显著降低(图2 b)。

这可以解释为,通过共同沉淀方法,2 znco₃.3Zn(哦)₂(11)和Al (OH)₃同时形成,艾尔^{3 +}离子是同质的分散混合和促进锌的替换^{2 +}离子由半岛^{3 +}n中间羟基碳酸盐。和煅烧后离子与插入到八面体和四面体蛀牙氧化锌晶格的小离子半径的阳离子^{3 +}。因此,氧化铝更好地分布在氧化锌活跃阶段。

另一方面,良好的分散的氧化铝样品阻止氧化锌粒子的聚集。此外,共同沉淀方法比顺序降水法简单。因此,共同沉淀的方法被选中作进一步的研究。

共同沉淀温度的影响:的角色共同沉淀温度对获得复合材料的形态学检查。所示的结果表1。复合ZnO-Al₂O₃wt(7%)表示在CT-ZA-7常见术语。

表1。依赖的比表面积(SBET)的材料与共同沉淀温度。

比表面积的材料往往会增加从30.19 m²83.9 m / g²/ g共同沉淀温度增加时从30°C到70°C。从70°C到90°C,比表面积略有下降。因此,适当的共同沉淀温度是70°C到90°C。在这个温度范围内,获得的材料都有一个特定表面积约80²/ g。

pH值的影响:为了确保共同沉淀锌^{2 +}和艾尔^{3 +}离子同时发生,pH值选择最低的是7。产品的比表面积的变化根据所示的反应介质的pH值表2。在实验期间,Na的解决方案₂有限公司₃是用来调整pH值从7 - 11所示。结果表明,随着共同沉淀的pH值增加从7到11岁,材料的比表面积会减少。因此,在pH = 7共同沉淀反应是适当的值。

表2。pH值的影响比表面积。

合成复合ZnO-Al₂O₃措

复合ZnO-Al₂O₃(wt 10%)被错选择要修改的。ZnO-Al的x射线衍射模式₂O₃措(wt) 11日,3%由共同沉淀方法提出了图3。

ZnO-Al的x射线衍射模式₂O₃措显示很强的衍射角的最大值2θ= 31.8°,34.4°,36.3°,氧化锌氧化物的晶体纤维锌矿阶段的特征。此外,强烈的衍射角的最大值2θ= 35.5°C与措的单斜结构相对应。没有铝的衍射最大值₂O₃水晶阶段被发现。这是归因于Al的无定形状态₂O₃在获得的材料12]。

图4显示的TEM图像CuO-ZnO-Al 11%₂O₃材料样品。TEM图像在图4显示添加的阶段似乎在氧化锌分散阶段。粒子在球形形式直径小于10纳米。很明显,在多孔粒子凝聚调色板。

表3显示了ZnO-Al的表面积测量的结果₂O₃修改措使用共同沉淀方法(表示CT-CZA)。的结果表3表明,特定区域的表面并没有真正受到添加内容的错和等于84.2²85.1 m / g²/ g。

表3。比表面积CuO-ZnO-Al₂O₃样品与措内容。

催化活性评价

因为ZnO-Al上转换材料₂O₃:整合基地₂O₃在氧化锌材料促进COS水解的水形成H₂美国产生的H₂将这些到氧化锌。这个过程描述如下:

因为+ H₂OH₂S +有限公司₂

氧化锌+ H₂年代硫化锌+ H₂O

基地的作用₂O₃因为内容转换收益所示图3。

从图5观察到,因为转换收益率大幅增加的内容₂O₃从2%到10 wt %。因为转换和较高含量的铝几乎是不变的₂O₃。因此,艾尔₂O₃内容的10%被选为最佳组合。

H₂年代ZnO-Al吸附试验材料₂O₃错:措的角色内容ZnO-Al的硫处理效率₂O₃错了,图6。

的结果图6表明,H₂吸附能力的复合ZnO-Al₂O₃措了改进形式20 g / 100 g吸附剂31% gS / 100 g吸附剂,相应措内容从0%到11.3 wt %。更高的措内容11.3 wt %、H₂吸附能力可能是不变的。根据这些结果,不止一个快速运动的氧化锌,H₂年代首先吸附在转移之前措活性部位形成年代氧化锌的网站。这种现象使这些更好的硫吸附材料。手,它允许一个更深的H₂年代的治疗。这种机制被描述为:

措+ H₂S→CuS + H₂O

氧化锌+ H₂年代→硫化锌+ H₂O

CuS +氧化锌→硫化锌+措

但是客户不稳定,易分解₂年代和措,之前与氧化锌反应形成的硫化锌。因此,当措内容增加到一定的内容、有措阶段准予超过不与H反应₂但不是与氧化锌。解释了为什么措内容11.3%是最好的价值这些复合材料在H₂年代的治疗。

结论

的复合材料ZnO-Al₂O₃和ZnO-Al₂O₃措进行了研究。对复合ZnO-Al₂O₃最合适的合成条件,获得最高的比表面积,是决定如下:共同沉淀方法,反应共同沉淀等于70°C和pH = 7。在这种情况下ZnO-Al₂O₃材料表面积最高的83.9米²/ g。组合由wurzite晶体结构和无定形铝氧化锌阶段₂O₃通过XRD模式表示。在的情况下复合材料ZnO-Al₂O₃措。TEM照片显示良好的错和分散₂O₃在氧化锌的阶段。XRD结果表明单斜相的存在的错和氧化锌的wurzite阶段。

对于ZnO-Al₂O₃合成,催化测试表明,因为转换比例的内容₂O₃和达到的最大转化率81%的10%₂O₃内容。H的结果₂年代ZnO-Al吸附研究₂O₃与措措复合显示硫吸附能力增加内容和达到一个最佳值为11%,相应的硫容量31 g / 100 g材料。相比没有错,硫吸附到ZnO-Al₂O₃措11%复合增长了约150%。

确认

作者要感谢工业和贸易融资后的项目合同05 / HD - ? T.14 / CNMT。

引用

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