Des chercheurs proposent du titane

Sep 01, 2023

14 février 2023

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par Zhang Nannan, Académie chinoise des sciences

Selon une étude publiée dans Proceedings of the National Academy of Sciences le 11 janvier, des chercheurs dirigés par le professeur Hao Zhengping de l'Université de l'Académie chinoise des sciences (UCAS) ont proposé une ingénierie facile de la lacune en oxygène (VO) sur la pérovskite à base de titane. pour motiver l’activation de l’eau (H2O), obtenant ainsi une hydrolyse améliorée du soufre organique et une récupération efficace du soufre à des températures plus basses.

L'activation de l'eau est impliquée dans de nombreuses réactions et processus. L'hydrolyse du soufre organique (COS et CS2) est l'une de ces réactions typiques utilisant la molécule H2O comme réactif. Dans les procédés industriels de récupération du soufre, un catalyseur d'hydrolyse supplémentaire est installé dans le premier étage du réacteur Claus pour convertir le COS et le CS2. Limitées par l'activation efficace de l'eau, des températures relativement plus élevées sont nécessaires pour l'hydrolyse du CS2 dans un environnement complexe, ce qui n'est pas propice à la réaction de récupération du soufre et affecte donc gravement l'efficacité de la récupération du soufre et le contrôle des émissions de pollution du procédé Claus.

Dans cette étude, les chercheurs ont fabriqué des pérovskites à base de titane avec différentes teneurs en VO et ont découvert qu'il existait une corrélation linéaire entre la teneur en VO et le degré de dissociation du H2O et les performances d'hydrolyse. Les ions Ti faiblement coordonnés adjacents à VO étaient des sites actifs pour l'activation de H2O.

L'introduction du VO, en particulier des clusters de VO, a entraîné la réduction de la barrière énergétique pour la dissociation du H2O, ce qui a contribué à l'activation et à la dissociation du H2O, selon les chercheurs.

En outre, leur étude approfondie du mécanisme a révélé que l'hydrolyse du CS2 était initiée à partir de la réaction entre le -OH adsorbé de manière dissociative et le CS2 gazeux (mécanisme d'Eley-Rideal), qui était à l'origine de l'activité d'hydrolyse accrue due à l'activation accrue de H2O par VO.

Par conséquent, une conversion complète du COS et du CS2 a été obtenue sur SrTiO3 après un traitement de réduction de H2 à 225°C, une température favorable pour la conversion Claus. De manière surprenante, le catalyseur a également montré une excellente activité catalytique Claus.

Ainsi, des performances efficaces d'hydrolyse du soufre organique et une efficacité améliorée de récupération du soufre peuvent être obtenues simultanément. L'application de ce catalyseur à double fonction peut améliorer considérablement l'efficacité de la récupération du soufre, simplifier le processus d'exploitation et réduire les coûts d'investissement et d'exploitation.

L'équipe du professeur Hao est engagée depuis longtemps dans la recherche et le développement du contrôle de la pollution par les gaz acides ainsi que dans la récupération et l'utilisation des ressources. Ils ont une compréhension approfondie de la réduction et du contrôle des émissions de gaz acides. La production et la publication des résultats sont basées sur le travail de l'équipe pendant de nombreuses années et sont d'une grande importance pour le contrôle de la réduction des émissions, la récupération des ressources et l'utilisation des gaz acides.

Plus d'information: Zheng Wei et al, Pérovskite à base de titane conçue par Oxygen Vacancy pour stimuler l'activation de H 2 O et l'hydrolyse à basse température du soufre organique, Actes de l'Académie nationale des sciences (2023). DOI : 10.1073/pnas.2217148120

Informations sur la revue :Actes de l'Académie nationale des sciences