cs和cos在γ-alo表面吸附的密度泛函理论研究

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1、CS2和COS在γ-Al2O3表面吸附的密度泛函理论研究CS2和COS在γ-Al2O3表面吸附的密度泛函理论研究510152025303540摘要煤气中的有机含硫化合物CS2和COS对环境及后续的反应带来很大的危害Al2O3是广泛使用的脱硫剂小分子在固体表面的吸附是研究气固反应的基础采用量子化学密度泛函理论方法研究了CS2和COS在γ-Al2O3110表面的吸附结果表明CS2的最稳定的构型为CS2的三个原子分别与表面的Al-O-Al键中的三个原子作用形成了COS22-物种此构型的吸附能为10798k

2、J·mol-1COS以S-C键与表面的一个Al-O键作用时最稳定吸附能为9999kJ·mol-1通过分波态密度和小分子吸附前后净电荷的变化可知在这两个构型中小分子与表面有很强的相互作用关键词物理化学吸附CS2COSγ-Al2O3表面中图分类号O064732DensityfunctionaltheorystudyontheadsorptionofCS2andCOSontheγ-Al2O3surfaceWANGBaojun1LINGLixia2SONGJiajia1NIUXiaoqi11KeyLabora

3、toryofCoalScienceandTechnologyMinisitryofEducationandShanxiProvinceTaiyuanUniversityofTechnologyTaiYuan0300242ResearchInstituteofSpecialChemicalsTaiyuanUniversityofTechnologyTaiYuan030024AbstractCS2andCOSareorganicsulfur-containingcompoundsthatoftenappe

4、arsincoalgasTraceofCS2andCOSnotonlyaffectstheenvironmentbutalsoprovideseconomicproblemswithinthedownstreamprocessesAl2O3isawidelyuseddesulfurizerAdsorptionofmoleculesonsurfacesisafundamentalstepforthechemicalreactionbetweengaseousandsolidstatesTheadsorp

5、tionofCS2andCOSontheγ-Al2O3110surfacehasbeenstudiedusingthedensityfunctionaltheorymethodItcanbeconcludedthatthemoststableadsorptionconfigurationforCS2isthreeatomsinCS2interactingwiththeAl-O-AlbondrespectivelyandaCOS22-speciesisformedTheadsorptionenergyi

6、s10798kJ·mol-1themoststableadsorptionstructureforCOSisthattheS-CbondinCOSinteractingwiththeAl-ObondinAl2O3withanadsorptionenergyof9999kJ·mol-1ThepartialdensityofstateandMullikennetchargeshowthatthereisastronginteractionbetweensmallmoleculesandtheγ-Al2O3

7、110surfaceKeywordsPhysicalchemistryadsorptionCS2COSγ-Al2O3surface0引言CS2和COS是一类广泛存在于焦炉气水煤气天然气中的有机含硫化合物[12]若将这些气体作为原料气将导致甲醇尿素等合成化工生产过程中催化剂中毒[34]未经处理的CS2排放到空气中会通过光化学反应形成酸雨因此CS2和COS的脱除是一个值得关注的话题Al2O3是将CS2和COS通过水解脱除的重要催化剂[5678]CS2和COS在Al2O3表面的吸附是研究气固反应的基础[9]

8、已有一些实验对这两种有机含硫化合物的吸附进行了研究梁美生等[10]采用红外光谱法对COS在浸渍了一定量的K2O的Al2O3脱硫剂TGH表面的-1-吸附行为进行了研究结果表明COS在TGH表面上的吸附为解离吸附Saur等[111213]采用455055606570红外光谱对CS2在Al2O3表面的吸附进行了研究结果表明当温度升高到450℃时在1400-1000cm-1范围内有新的吸收峰出现对此他认为在1380cm-1附近和低于1100cm-1约1040