機(jī)械力化學(xué)與熱化學(xué)加氫脫除二硫化碳對比的研究.pdf

1、機(jī)械力化學(xué)脫硫法、熱化學(xué)加氫脫硫法并結(jié)合基于密度泛函理論的第一性原理計(jì)算，對比研究了機(jī)械力化學(xué)反應(yīng)和熱化學(xué)加氫脫硫反應(yīng)對CS2的脫除。研究表明兩種方法均可實(shí)現(xiàn)CS2的脫除。機(jī)械球磨法:球磨過程中金屬鎂和CS2反應(yīng)生成MgS，以實(shí)現(xiàn)固硫;熱化學(xué)加氫法:利用鎂碳儲(chǔ)氫材料中的固相氫與CS2的反應(yīng)，生成H2S和MgS以實(shí)現(xiàn)固硫。
　　在機(jī)械球磨脫硫?qū)嶒?yàn)中，發(fā)現(xiàn)隨著球磨時(shí)間的延長，鎂顆粒減小、表面缺陷增多、非晶化程度加深、金屬鎂與CS2間反

2、應(yīng)程度加深、硫被金屬鎂所固定。當(dāng)70Mg30C球磨時(shí)間分別為0.5、1.0、1.5和2.0h時(shí)，產(chǎn)物的平均硫含量分別為135、6.02、9.62和11.69wt.％。機(jī)械球磨過程中，無煙煤起到了助磨作用。球磨后的物料的紅外光譜上出現(xiàn)了明顯的C-S吸收振動(dòng)峰，說明碳還具有傳遞硫原子的作用。ZnO不能促進(jìn)機(jī)械球磨法固硫，甚至?xí)种平饘冁V與CS2間的反應(yīng)。
　　基于密度泛函理論的第一性原理計(jì)算表明，CS2在Mg(0001)面fcc、hc

3、p和top位均為化學(xué)吸附，而在bridge位為物理吸附。吸附能分別為-82.39、-82.21、-73.22和-40.68k J/mol。CS2在Mg(0001)晶面化學(xué)吸附時(shí)，Mg s、p軌道、Cs、p和Ss、p軌道有明顯的交疊作用。
　　機(jī)械球磨制備復(fù)合儲(chǔ)氫材料時(shí)，球磨3.0 h所得鎂碳儲(chǔ)氫材料的顆粒尺寸為200～300nm。顆粒表面的晶格條紋間距為0.22 nm，對應(yīng)的是MgH2(200)晶面，證明球磨過程中金屬鎂發(fā)生了氫化

4、反應(yīng)，生成了MgH2，MgH2類型為四方晶系的β-MgH2。鎂碳復(fù)合材料的初始放氫溫度為268℃，放氫高峰溫度為347℃。
　　鎂碳復(fù)合材料熱化學(xué)法加氫脫硫的反應(yīng)溫度低于200℃時(shí)，固相反應(yīng)產(chǎn)物硫含量非常少;反應(yīng)溫度高于200℃時(shí)，熱化學(xué)法加氫脫硫才能發(fā)生有效反應(yīng);溫度為320℃時(shí)，固相產(chǎn)物的硫含量可達(dá)151 mg/g，氣相產(chǎn)物H2S含量可達(dá)78 mg/g。熱化學(xué)加氫法脫除CS2，固相中為MgS，氣相產(chǎn)物為H2S和CH3SH。第一