氧化铝路易斯酸位点调控Cu/ZnO/Al2 O3 吸附剂中铜物种结构及其对噻吩脱除性能的影响机制

【编辑推荐】针对焦炉煤气深度脱硫中噻吩难去除的难题，研究人员通过热调变氧化铝载体路易斯酸位点(LAS)，制备Cu/ZnO/Al2 O3 吸附剂，发现LAS可锚定分散Cu物种并增强电子相互作用，使CZA-2吸附剂在200℃下硫容达43.3 mg/g，较商业载体提升34%，为工业脱硫材料设计提供新思路。

　　

焦炉煤气作为焦化过程的副产物，富含氢气、一氧化碳等高价值组分，却因含硫化合物（如H₂
S、COS和顽固性有机硫噻吩）导致设备腐蚀与催化剂中毒，成为制约其能源化利用的瓶颈。传统脱硫技术难以高效去除噻吩，而反应吸附法因兼具催化加氢与吸附优势成为研究热点。铜基吸附剂虽能通过化学吸附捕获噻吩，但其性能受活性组分分散度与载体特性的显著影响。氧化铝因其高比表面积和可调孔结构成为理想载体，但路易斯酸位点(LAS)对铜物种的调控机制尚不明确，尤其在复杂工业气体环境中的作用更鲜有研究。

山西-浙大先进材料与化学工程研究所团队在《Fuel》发表研究，通过热调变氧化铝LAS制备Cu/ZnO/Al₂
O₃
吸附剂，结合固定床评价与多种表征技术，揭示了LAS对铜物种结构演化及脱硫行为的调控机制。

关键技术方法
采用沉积-沉淀法负载铜锌活性组分，通过N₂
吸附-脱附、XRD、NH₃
-TPD（程序升温脱附）和H₂
-TPR（程序升温还原）分析载体孔结构与酸性，利用XPS（X射线光电子能谱）和HRTEM（高分辨透射电镜）表征活性组分分散状态，在固定床反应器中测试噻吩脱除性能。

研究结果
Structural characteristics of mesoporous alumina
γ-Al₂
O₃
载体A1/A3呈现典型晶相，A2则显示低结晶度。LAS分布差异显著影响铜物种锚定，A2载体因适中酸强度使Cu迁移至LAS位点并高度分散。

Conclusion
LAS通过电子相互作用促进Cu²⁺
还原为低价态活性物种，增强噻吩吸附活化能力。最优CZA-2吸附剂在200℃、空速5500 h^?1
下突破硫容达43.3 mg/g，较商业载体提升34%。

意义与展望
该研究首次阐明氧化铝LAS对铜物种电子态的调控作用，为设计高效脱硫材料提供理论依据。未来可拓展至其他难降解有机硫体系，推动焦炉煤气高值化利用。作者Xiaoxia Zhang等特别感谢国家自然科学基金（22078222）等项目的资助。