Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Tổng hợp các tấm nan oxit kẽm và ứng dụng của chúng trong hấp thụ hydrogen sulfide
Tóm tắt
Chúng tôi trình bày quy trình tổng hợp để hình thành các tấm nan oxit kẽm có đường kính từ 80–200 nm và độ dày từ 10–30 nm thông qua phương pháp sol-gel. Do các tấm nan mỏng, chúng đã được thử nghiệm khả năng hấp thụ H2S, một loại khí độc thường được sản xuất như một sản phẩm phụ trong các quá trình công nghiệp. Khả năng hấp thụ của chúng được so sánh với các hạt nano ZnO và dạng prism. Các tấm nan đã chứng tỏ là các phần hấp thụ vượt trội. Việc đặc trưng hóa các vật liệu ZnO trước và sau khi lưu huỳnh hóa được thực hiện bằng phương pháp nhiễu xạ tia X (XRD), kính hiển vi điện tử quét (SEM), quang phổ phát xạ plasma cảm ứng (ICP-OES), phân tích Brunauer–Emmett–Teller (BET) và quang phổ phân tán tia X (EDX). Quá trình lưu huỳnh hóa các tấm nan ZnO, được thực hiện ở nhiệt độ 400 °C, đã đạt trung bình 32 g S cho mỗi 100 g chất hấp thụ, so với các chất hấp thụ hiện tại và đạt 80% công suất lý thuyết tối đa. Việc chuyển đổi trở lại thành ZnO được đạt được bằng cách nung nóng vật liệu trong không khí ở 600 °C. Cấu trúc tấm nan với diện tích bề mặt lớn của nó thúc đẩy khả năng hấp thụ hydrogen sulfide.
Từ khóa
#oxit kẽm #tấm nan #hấp thụ hydrogen sulfide #phương pháp sol-gel #lưu huỳnh hóaTài liệu tham khảo
Zhang L, De Shryver P, De Gusseme B, De Muynck W, Boon N, Verstraete W (2008) Chemical and biological technologies for hydrogen sulfide emission control in sewer systems: a review. Water Res 4(2):1–12
Samokhvalov A, Tatarchuk BJ (2011) Characterization of active sites, determination of mechanisms of H2S, CO2 and CS2 sorption and regeneration of ZnO low-temperature sorbents: past, current and perspectives. Phys Chem Chem Phys 13:3197–3209
Asaoka S, Azeem Jadoom W, Ishidu T, Okamura H, Oikawa T, Nakamoto K (2018) Removal of hydrogen sulfide with granulated coal ash under aerobic and anaerobic conditions. J Environ Chem Eng 6(4):4665–4670
Liu X, Wang R (2017) An innovative approach to oxidative removal of hydrogen sulfide using the solution of peroxo heteropolyacid. Aerosol Air Qual Res 17(5):1341–1346
Wang Y, Wang Z, Pan J, Liu Y (2019) Removal of gaseous hydrogen sulfide using Fenton reagent in a spraying reactor. Fuel 239:70–75
Cara C, Rombi E, Musinu A, Mameli V, Ardu A, Sanna Angotzi M, Atzori L, Niznansky D, Xin HL, Cannas C (2017) MCM-41 support for ultrasmall g-Fe2O3 nanoparticles for H2S removal. J Mater Chem A 41:21581–22026
Carnes CL, Klabunde KJ (2002) Unique chemical reactivities of nanocrystalline metal oxides toward hydrogen sulfide. Chem Mater 14:1806–1811
Zuber C, Husmann M, Schroettner H, Hochenauer C, Kienberger T (2015) Investigation of sulfidation and regeneration of a ZnO-adsorbent used in a biomass tar removal process based on catalytic steam reforming. Fuel 153:143–153
Chen Y, Xu P, Zheng D, Li X (2017) ZnO-nanowire size effect induced ultra-high sensing response to ppb-level H2S. Sens Actuators B Chem 240:264–272
Girija K, Somasundaram K, Topkar A, Vatsa R (2016) Highly selective H2S gas sesnor based on Cu-doped ZnO nanocrystalline films deposited by RF magnetron sputtering of powder target. J Alloy Compd 684:15–20
Woo H, Kwak C, Kim I, Lee J (2014) Selective, sensitive, and reversible detection of H2S using Mo-doped ZnO nanowire network sensors. J Mater Chem A 2(18):6412–6418
Zeng B, Zhang L, Wu L, Su Y, Ly Y (2017) Enclosed hollow tubular ZnO: controllable synthesis and their high performance cataluminescence gas sensing of H2S. Sens Actuators B Chem 242:1086–1094
Garces HF, Galindo HM, Garces LJ, Hunt J, Morey A, Suib SL (2010) Low temperature H2S dry-desulfurization with zinc oxide. Microporous Mesoporous Mater 127:190–197
Girard V, Chiche D, Badot A, Bazer-Bachi D, Clémençon I, Moreau F, Geantet C (2015) Innovative low temperature regenerable zinc based mixed oxide sorbents for synthesis gas desulfurization. Fuel 140:453–461
Kim K, Jeon SK, Vo C, Park CS, Norbeck JM (2007) Removal of hydrogen sulfide from a steam-hydrogasifier product gas by zinc oxide sorbent. Ind Eng Chem Res 46:5848–5854
Novochinskii II, Song C, Ma X, Liu X, Shore L, Lampert J, Farrauto RJ (2004) Low-temperature H2S removal from steam-containing gas mixtures with ZnO for fuel cell application. 1. ZnO particles and extrudates. Energy Fuel 18:576–583
Song HS, Park MG, Kwon SJ, Yi KB, Croiset E, Chen Z, Nam SC (2013) Hydrogen sulfide adsorption on nano-sized zinc oxide/reduced graphite oxide composite at ambient condition. Appl Surf Sci 276:646–652
Jagadish C, Pearton S (2011) Zinc oxide bulk, thin films and nanostructures. Elsevier, Oxford
Maia GAR, Larson LFG, Viomar A, Matos LAC, Antunes SRM, Maia ECR, Oliveira MF, Cunha MC, Rodrigues PRP (2016) Influence of zinc oxide morphology in hybrid solar cells of poly(3-octylthiophene). J Mater Sci: Mater Electron 27:8271–8278
Sun Y, Wang L, Yu X, Chen K (2012) Facile synthesis of flower-like 3D ZnO superstructures via solution route. CrystEngComm 14:3199–3204
Anastasescu C, Mihaiu S, Preda S, Zaharescu M (2016) 1D oxide nanostructures obtained by sol-gel and hydrothermal methods. Springer, Switzerland
Hancock JM, Rankin WM, Woolsey B, Turley RS, Harrison RG (2017) Controlled formation of ZnO hexagonal prisms using ethanolamines and water. J Solgel Sci Technol 84(1):214–221
Tian ZR, Voigt JA, Liu J, Mckenzie B, Mcdermott MJ, Rodriguez MA, Konishi H, Xu H (2003) Complex and oriented ZnO nanostructures. Nat Mater 2:821–826
Ansari SG, Song M, Soon Kim Y, Shin H (2009) Effect of annealing on the conversion of ZnS to ZnO nanoparticles synthesized by the sol-gel method using zinc acetate and thiourea. Met Mater Int 15(3):453–458
Li Y, Feng Y, Wu M, Guo E, Li Q, Mi J (2020) Preparation of mesoporous MCM-41 supported zinc sorbents by microwave in-situ oxidation for H2S removal in coal gas. Can J Chem Eng 98(8):1729–1740
Habibi R, Rashidi AM, Daryan JT, Mohamad A (2010) Study of the rod-like and spherical nano-ZnO morphology on H2S removal from natural gas. Appl Surf Sci 257:434–439
Garces HF, Expinal AE, Suib SL (2012) Tunable shape microwave synthesis of zinc oxide nanospheres and their desulfurization performance compared with nanorods and platelet-like morphologies for the removal of hydrogen sulfide. J Phys Chem C 116:8465–8474