Pesquisadores propõem titânio

Aug 22, 2023

14 de fevereiro de 2023

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por Zhang Nannan, Academia Chinesa de Ciências

De acordo com um estudo publicado em Proceedings of the National Academy of Sciences em 11 de janeiro, pesquisadores liderados pelo Prof. Hao Zhengping da Universidade da Academia Chinesa de Ciências (UCAS) propuseram engenharia fácil de vacância de oxigênio (VO) em perovskita à base de titânio para motivar a ativação da água (H2O), alcançando melhor hidrólise de enxofre orgânico e recuperação eficiente de enxofre em temperaturas mais baixas.

A ativação da água está envolvida em muitas reações e processos. A hidrólise do enxofre orgânico (COS e CS2) é uma reação típica que utiliza a molécula de H2O como reagente. Nos processos industriais de recuperação de enxofre, um catalisador de hidrólise adicional é instalado no primeiro estágio do reator Claus para converter COS e CS2. Limitadas pela ativação efetiva da água, são necessárias temperaturas relativamente mais altas para a hidrólise de CS2 em um ambiente complexo, o que não é propício à reação de recuperação de enxofre e, portanto, afeta gravemente a eficiência de recuperação de enxofre e o controle de emissões de poluição do processo Claus.

Neste estudo, os pesquisadores fabricaram perovskitas à base de titânio com diferentes conteúdos de VO e descobriram que havia uma correlação linear entre o conteúdo de VO e o grau de dissociação de H2O e desempenho de hidrólise. Os íons Ti de baixa coordenação adjacentes ao VO eram locais ativos para ativação de H2O.

A introdução do VO, principalmente dos clusters de VO, resultou na redução da barreira energética para a dissociação do H2O, o que contribuiu para a ativação e dissociação do H2O, segundo os pesquisadores.

Além disso, seu estudo aprofundado do mecanismo revelou que a hidrólise de CS2 foi iniciada a partir da reação entre -OH dissociativamente adsorvido e CS2 gasoso (mecanismo Eley-Rideal), que foi a origem da atividade aumentada de hidrólise a partir da ativação aumentada de H2O pelo VO.

Consequentemente, a conversão completa de COS e CS2 foi alcançada em SrTiO3 após tratamento de redução de H2 a 225°C, uma temperatura favorável para a conversão de Claus. Surpreendentemente, o catalisador também apresentou excelente atividade catalítica de Claus.

Assim, tanto o desempenho eficiente da hidrólise do enxofre orgânico como a eficiência melhorada da recuperação do enxofre podem ser alcançados simultaneamente. A aplicação deste catalisador de dupla funcionalidade pode melhorar significativamente a eficiência da recuperação de enxofre, simplificar o processo operacional e reduzir o investimento e o custo operacional.

A equipe do Prof. Hao está envolvida há muito tempo na pesquisa e desenvolvimento do controle da poluição por gases ácidos e na recuperação e utilização de recursos. Eles têm um conhecimento profundo da redução e controle de emissões de gases ácidos. A produção e publicação dos resultados baseiam-se no trabalho da equipe ao longo de muitos anos e são de grande importância para o controle da redução de emissões, recuperação de recursos e utilização de gás ácido.

Mais Informações: Zheng Wei et al, Perovskita à base de titânio projetada com oxigênio para aumentar a ativação de H 2 O e hidrólise de enxofre orgânico em baixa temperatura, Proceedings of the National Academy of Sciences (2023). DOI: 10.1073/pnas.2217148120

Informações do diário:Anais da Academia Nacional de Ciências