近日，羅永明教授課題組在含硫揮發(fā)性有機(jī)物甲硫醇催化分解和甲烷干重整方向取得的最新研究成果以“Insights into the different catalytic behavior between Ce and Cr modified MCM-41 catalysts: Cr₂S₃as new active species for CH₃SH decomposition”和“In situ observation of the promoting effect of H₂S on the formation of efficient MoS₂catalyst for CH₄/CO₂reforming”為題，發(fā)表在化工領(lǐng)域國(guó)際Top學(xué)術(shù)期刊Separation and Purification Technology上。兩篇論文的第一作者分別為我院2022年新進(jìn)教師曹小華和2020級(jí)碩士研究生晉國(guó)武，通訊作者為羅永明教授、何德東副教授和陳定凱老師。

（1）煤氣化過(guò)程中產(chǎn)生的含硫揮發(fā)性有機(jī)物嚴(yán)重制約著煤的高效、潔凈利用，甲硫醇（CH₃SH）是典型的含硫揮發(fā)性有機(jī)物污染物，對(duì)人類和環(huán)境帶來(lái)嚴(yán)重影響。國(guó)家“十三五”揮發(fā)性有機(jī)物污染防治工作明確將甲硫醇列為三大類重點(diǎn)控制污染物之一，故急需開展惡臭甲硫醇的高效去除工作。已報(bào)道的應(yīng)用于甲硫醇催化分解的鈰基、HZSM-5基等催化劑均因硫中毒和碳中毒而失活。因此，設(shè)計(jì)高抗硫抗碳的催化劑是去除甲硫醇的關(guān)鍵。

在此背景下，羅永明教授課題組合成了具有超長(zhǎng)穩(wěn)定性（>600小時(shí)）和高抗硫抗碳性能的5Cr/MCM-41催化劑并應(yīng)用于甲硫醇的催化分解。通過(guò)系列表征分析發(fā)現(xiàn)，5Cr/MCM-41催化劑具有良好的還原性和適量的酸性，使CH₃SH中的大部分C、S元素轉(zhuǎn)化為氣相含碳和含硫產(chǎn)物，而非累積在催化劑表面，從而提高了催化劑的抗硫抗碳性。同時(shí)，通過(guò)原位紅外和DFT計(jì)算對(duì)稀土金屬(Ce)和過(guò)渡金屬(Cr)改性MCM-41催化劑的催化性能、反應(yīng)路徑和失活機(jī)理進(jìn)行了分析。此外，重點(diǎn)提出并驗(yàn)證了在5Cr/MCM-41生成了一種新的活性相(Cr₂S₃)，該活性相與六價(jià)鉻(Cr(VI))在協(xié)同脫除CH₃SH中發(fā)揮了重要作用。這些研究結(jié)果對(duì)設(shè)計(jì)高抗硫抗碳催化劑脫除甲硫醇和其他含硫產(chǎn)物具有重要指導(dǎo)意義。

論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.seppur.2022.122742

（2）隨著全球天然氣產(chǎn)量的增加，天然氣中甲烷的碳中和應(yīng)用（CH₄/CO₂重整）在可持續(xù)發(fā)展領(lǐng)域受到廣泛關(guān)注。由于天然氣中不可避免地存在硫雜質(zhì)，因此甲烷干重整過(guò)程中硫中毒仍然是一個(gè)大問(wèn)題。目前，鉬基硫化物催化劑（MoS₂）因其耐硫性強(qiáng)而得到了廣泛地研究。然而，其中關(guān)鍵的問(wèn)題是開發(fā)一種合適的方法來(lái)合成具有理想結(jié)晶度和合適層數(shù)的MoS₂基催化劑，因?yàn)镸oS₂層數(shù)較少且側(cè)面位置暴露較多可以表現(xiàn)出預(yù)期的催化反應(yīng)活性。

在此背景下，羅永明教授課題組通過(guò)在CH₄/CO₂重整反應(yīng)中引入H₂S，建立了MoS₂催化劑連續(xù)硫化的策略。研究發(fā)現(xiàn)，H₂S的原位引入使催化劑充分硫化，減弱了MoS₂層的堆疊，從而提高了催化劑的催化性能。這一發(fā)現(xiàn)為天然氣中H₂S的有效利用提供了新的契機(jī)，不僅促進(jìn)了MoS₂的充分硫化而開發(fā)出少層甚至單層的MoS₂催化劑，而且減少了處理含H₂S原料氣的高耗能、環(huán)境不友好的分離/純化程序。

論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.seppur.2022.122883

上述研究工作得到了國(guó)家重點(diǎn)基金、青年基金、地區(qū)基金、云南省優(yōu)秀青年基金、省重點(diǎn)基金、省青年基金及云南省青年學(xué)術(shù)技術(shù)帶頭人培育基金的資助。