Los investigadores proponen titanio

Aug 22, 2023

14 de febrero de 2023

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por Zhang Nannan, Academia China de Ciencias

Según un estudio publicado en Proceedings of the National Academy of Sciences el 11 de enero, investigadores dirigidos por el Prof. Hao Zhengping de la Universidad de la Academia de Ciencias de China (UCAS) han propuesto una ingeniería fácil de vacantes de oxígeno (VO) en perovskita a base de titanio. para motivar la activación del agua (H2O), logrando una hidrólisis mejorada del azufre orgánico y una recuperación eficiente del azufre a temperaturas más bajas.

La activación del agua está involucrada en muchas reacciones y procesos. La hidrólisis del azufre orgánico (COS y CS2) es una de esas reacciones típicas que utilizan la molécula de H2O como reactivo. En los procesos industriales de recuperación de azufre, se instala un catalizador de hidrólisis adicional en la primera etapa del reactor Claus para convertir COS y CS2. Limitados por la activación efectiva del agua, se requieren temperaturas relativamente más altas para la hidrólisis de CS2 en un entorno complejo, lo que no favorece la reacción de recuperación de azufre y, por lo tanto, afecta gravemente la eficiencia de recuperación de azufre y el control de emisiones contaminantes del proceso Claus.

En este estudio, los investigadores fabricaron perovskitas a base de titanio con diferentes contenidos de VO y descubrieron que había una correlación lineal entre el contenido de VO y el grado de disociación del H2O y el rendimiento de la hidrólisis. Los iones Ti poco coordinados adyacentes al VO fueron sitios activos para la activación del H2O.

Según los investigadores, la introducción de VO, especialmente los grupos de VO, dio como resultado la reducción de la barrera energética para la disociación del H2O, lo que contribuyó a la activación y disociación del H2O.

Además, su estudio en profundidad del mecanismo reveló que la hidrólisis del CS2 se inició a partir de la reacción entre el -OH adsorbido disociativamente y el CS2 gaseoso (mecanismo de Eley-Rideal), que fue el origen de la actividad de hidrólisis mejorada a partir de la activación mejorada del H2O por el VO.

En consecuencia, se logró la conversión completa de COS y CS2 sobre SrTiO3 después del tratamiento de reducción con H2 a 225°C, una temperatura favorable para la conversión de Claus. Sorprendentemente, el catalizador también mostró una excelente actividad catalítica de Claus.

Por lo tanto, se pueden lograr simultáneamente tanto un rendimiento eficiente de la hidrólisis del azufre orgánico como una eficiencia mejorada de la recuperación del azufre. La aplicación de este catalizador de doble función puede mejorar significativamente la eficiencia de recuperación de azufre, simplificar el proceso operativo y reducir la inversión y el costo operativo.

El equipo del profesor Hao lleva mucho tiempo dedicado a la investigación y el desarrollo del control de la contaminación por gases ácidos y la recuperación y utilización de recursos. Tienen un conocimiento profundo de la reducción y el control de las emisiones de gases ácidos. La producción y publicación de los resultados se basan en el trabajo del equipo durante muchos años y son de gran importancia para el control de la reducción de emisiones, la recuperación de recursos y la utilización de gas ácido.

Más información: Zheng Wei et al, Perovskita a base de titanio diseñada con vacantes de oxígeno para aumentar la activación del H 2 O y la hidrólisis a baja temperatura del azufre orgánico, Actas de la Academia Nacional de Ciencias (2023). DOI: 10.1073/pnas.2217148120

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