I ricercatori propongono il titanio

Aug 22, 2023

14 febbraio 2023

Questo articolo è stato rivisto in base al processo editoriale e alle politiche di Science X. Gli editori hanno evidenziato i seguenti attributi garantendo al tempo stesso la credibilità del contenuto:

verificato

pubblicazione sottoposta a revisione paritaria

fonte attendibile

correggere le bozze

di Zhang Nannan, Accademia cinese delle scienze

Secondo uno studio pubblicato su Proceedings of the National Academy of Sciences l'11 gennaio, i ricercatori guidati dal Prof. Hao Zhengping dell'Università dell'Accademia Cinese delle Scienze (UCAS) hanno proposto una facile ingegneria dei posti vacanti di ossigeno (VO) su perovskite a base di titanio per motivare l’attivazione dell’acqua (H2O), ottenendo una migliore idrolisi dello zolfo organico e un efficiente recupero dello zolfo a temperature più basse.

L'attivazione dell'acqua è coinvolta in molte reazioni e processi. L'idrolisi dello zolfo organico (COS e CS2) è una reazione tipica che utilizza la molecola H2O come reagente. Nei processi industriali di recupero dello zolfo, nel primo stadio del reattore Claus viene installato un ulteriore catalizzatore di idrolisi per convertire COS e CS2. Limitate dall’effettiva attivazione dell’acqua, sono necessarie temperature relativamente più elevate per l’idrolisi del CS2 in un ambiente complesso, che non favorisce la reazione di recupero dello zolfo e quindi influisce gravemente sull’efficienza di recupero dello zolfo e sul controllo delle emissioni inquinanti del processo Claus.

In questo studio, i ricercatori hanno fabbricato perovskiti a base di titanio con diversi contenuti di VO e hanno scoperto che esisteva una correlazione lineare tra il contenuto di VO e il grado di dissociazione dell’H2O e le prestazioni di idrolisi. Gli ioni Ti a bassa coordinazione adiacenti a VO erano siti attivi per l'attivazione di H2O.

Secondo i ricercatori, l’introduzione di VO, in particolare di cluster di VO, ha portato alla riduzione della barriera energetica per la dissociazione dell’H2O, che ha contribuito all’attivazione e alla dissociazione dell’H2O.

Inoltre, il loro studio approfondito del meccanismo ha rivelato che l’idrolisi del CS2 è stata avviata dalla reazione tra -OH adsorbito in modo dissociativo e CS2 gassoso (meccanismo Eley-Rideal), che è stata l’origine dell’attività di idrolisi potenziata dall’attivazione potenziata di H2O da parte di VO.

Di conseguenza, la conversione completa di COS e CS2 è stata ottenuta su SrTiO3 dopo il trattamento di riduzione di H2 a 225°C, una temperatura favorevole per la conversione di Claus. Sorprendentemente, il catalizzatore ha mostrato anche un'eccellente attività catalitica Claus.

Pertanto, è possibile ottenere simultaneamente sia prestazioni efficienti di idrolisi dello zolfo organico che una migliore efficienza di recupero dello zolfo. L'applicazione di questo catalizzatore a doppia funzione può migliorare significativamente l'efficienza di recupero dello zolfo, semplificare il processo operativo e ridurre l'investimento e i costi operativi.

Il team del Prof. Hao è impegnato da tempo nella ricerca e nello sviluppo del controllo dell'inquinamento da gas acido e del recupero e utilizzo delle risorse. Hanno una conoscenza approfondita della riduzione e del controllo delle emissioni di gas acidi. La produzione e la pubblicazione dei risultati si basano sul lavoro pluriennale del team e sono di grande importanza per il controllo della riduzione delle emissioni, il recupero delle risorse e l'utilizzo del gas acido.

Maggiori informazioni: Zheng Wei et al, Perovskite a base di titanio ingegnerizzata con ossigeno vacante per potenziare l'attivazione di H 2 O e l'idrolisi a temperatura inferiore dello zolfo organico, Atti dell'Accademia nazionale delle scienze (2023). DOI: 10.1073/pnas.2217148120

Informazioni sul diario:Atti dell'Accademia Nazionale delle Scienze