Manipulation of Waste-Activated Carbon Absorbers as Efficient Carbocatalysts for H2S Selective Oxidation

碳化 活性炭 催化作用 吸附 碳纤维 烟气脱硫 材料科学 化学工程 化学 有机化学 复合数 工程类 复合材料
作者
Tianxin Wang,Xu Liu,Liang Shan,Xiaoxue Sun,Jun Liu,Yuefeng Liu
出处
期刊:Industrial & Engineering Chemistry Research [American Chemical Society]
卷期号:63 (10): 4380-4389 被引量:2
标识
DOI:10.1021/acs.iecr.3c04383
摘要

Carbon-based catalysts have been widely reported as efficient metal-free catalysts for the selective oxidation of hydrogen sulfide (H2S). Waste-activated carbon adsorbed with saturated VOCs (i.e., styrene) has a complicated composition, and its recycling and reuse have become a major global concern due to the catastrophic environmental damage that wrong treatment may create. Here, we show a simple, green, and low-energy solvent-free method to prepare N-doped porous carbocatalysts for selective oxidation of H2S by direct carbonization of waste-activated carbon adsorbed with saturated VOCs mixed with melamine. The as-synthesized catalysts (N@AC-T) have high specific surface areas and a significant number of active pyridinic N sites. The optimized N-doped carbon (N@AC-700) catalyst exhibits competitive H2S selective oxidation activity (H2S conversion of 96.2% and sulfur formation rate of 225 gsulfur·kgcat.–1·h–1 at 190 °C) and superior stability (around 50 h) and water vapor resistance. Furthermore, the monolithic carbon catalysts prepared by using a biomass binder also present excellent desulfurization performance (H2S conversion >90% at 190 °C). The excellent catalytic performance was shown by a series of characterization results to be related to the combined effect of specific surface areas and the pyridinic N active sites. This work aims to design and prepare efficient N-doped carbon desulfurization catalysts for high potential industrial applications by rationally recycling and reusing waste carbon through a green and nonpolluting solvent-free method.
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