На главную Институт катализа им. Г.К. Борескова СО РАН
Вход | Регистрация | Карта сайта | English
| Расширенный поиск

 
История ИК СО РАН
Издательская деятельность
СМИ об институте
Версия для печати | Главная > Институт > Семинары  > 2014 г. > Старцев А.Н.

Старцев А.Н.

15 января, в среду, в 15-00 в конференц-зале Института катализа состоится проблемный семинар института катализа..

АННОТАЦИЯ доклада д.х.н. А.Н. Старцев
Низкотемпературное каталитическое разложение сероводорода
с получением водорода и двухатомной газообразной серы

Открыта каталитическая реакция низкотемпературного разложения сероводорода, которая в газовой фазе протекает на металлических катализаторах согласно уравнению

2 H2S « 2 H2 + S2(газ)

с образованием водорода и двухатомной газообразной серы, при этом конверсия сероводорода при комнатной температуре составляет около 15 %.

Анализ литературного материала показал, что образующаяся двухатомная газообразная сера является новым, неизвестным ранее состоянием элементной серы, которая отличается от двухатомной серы, получаемой при термической диссоциации сероводорода и твердой серы. Предполагается, что сера, получаемая при каталитическом разложении сероводорода, находится в основном триплетном состоянии, тогда как метастабильная синглетная сера образуется в высокотемпературных процессах диссоциации сероводорода и серы.

Данная гипотеза требует всесторонней экспериментальной проверки.

Показано, что триплетная сера может быть получена только на поверхности металлических катализаторов в результате диссоциации сероводорода до атомарных состояний серы и водорода. В этом случае наличие свободных электронов в зоне проводимости металла способствует снятию запрета по спину и переходу синглетной серы сероводорода в термодинамически наиболее устойчивое триплетное состояние двухатомной газообразной серы. В отсутствие металлических катализаторов прямой переход синглет ® триплет невозможен вследствие правила сохранения спинового состояния.

Предсказан химический состав металлических катализаторов, эффективно разлагающих сероводород при комнатной температуре. Массивные катализаторы представляют собой стружку нержавеющей стали, а нанесенные металлические катализаторы аналогичного химического состава готовят методом пропитки носителя по влагоемкости водным раствором нетоксичных и недорогих солей металлов, технология их приготовления может быть реализована на любой катализаторной фабрике.

При изучении температурной зависимости реакции обнаружено, что с повышением температуры конверсия сероводорода уменьшается и при 250оС реакция практически прекращается. Необычная температурная зависимость реакции разложения сероводорода характерна для бимолекулярных реакций, протекающих в адсорбционном слое на поверхности катализатора, когда с повышением температуры уменьшается степень покрытия поверхности катализатора адсорбированными молекулами реагирующего вещества, что уменьшает вероятность взаимодействия между собой двух смежных адсорбированных молекул. Методами КР, ИК и УФ спектроскопии получены «отпечатки пальцев» двухатомной серы в адсорбированном и растворенном состоянии

.

При проведении реакции разложения сероводорода в проточно-циркуляционном режиме, когда в циркуляционном контуре последовательно размещены катализатор и твердый сорбент, удается не только увеличить равновесную конверсию сероводорода до 50-80 % для получения целевого продукта – водорода, но и в зависимости от природы сорбента получать твердые серосодержащие материалы различного функционального назначения.

Для смещения равновесия реакции разложения сероводорода в сторону образования целевого продукта – водорода, предложено проводить процесс на твердых катализаторах при комнатной температуре под слоем растворителя, способного растворять серу. В этом случае удается достичь конверсии сероводорода, близкой к 100 %. Это дает основание рассматривать сероводород как неисчерпаемый потенциальный источник водорода – ценного химического реагента и экологически чистого энергетического продукта. Однако извлечение серы из раствора может оказаться дорогостоящей технологической задачей, поэтому решением проблемы может быть применение растворов серы для потребительского использования или для синтеза новых химических веществ.

Газообразная сера растворяется в воде, ее концентрация может превышать 0.5 вес. %. Раствор серы в воде бесцветен, имеет нейтральный рН, показатель преломления, близкий к воде, не имеет полос поглощения в КР спектрах. Эти свойства характерны для растворенных газов, не взаимодействующих с растворителем. Из пересыщенных водных растворов получена белая глобулярная модификация твердой серы, которая имеет гексагональную структуру и не описана в литературе. Близкое подобие морфологии глобул и свойств белой серы и серы, продуцируемой хемотрофными серобактериями, позволяют предложить альтернативную гипотезу механизма хемосинтеза с участием сероводорода.



Copyright © catalysis.ru 2005-2016