黄铜矿（CuFeS2）在气态元素汞吸附中的卓越性能：机理、动力学及结构-活性关系

《ACS ES&T Engineering》：Outstanding Performance of Chalcopyrite (CuFeS2) for Gaseous Elemental Mercury Adsorption: Mechanism, Kinetics, and Structure–Activity Relationship

金属硫化物用于燃煤烟气中零价汞吸附，通过机理分析、DFT和动力学揭示了结构-活性关系，定义吸附构型数φ?和本征吸附亲和力k为评价参数，CuFeS?理论容量达283 mg g?1，初始速率104 μg g?1 min?1，抗H?O和SO?干扰性强。

　　

金属硫化物在从烟气中捕获气态汞（Hg⁰）方面具有潜力，但由于缺乏结构-活性关系以及可比较的评估参数，其性能提升受到限制。本文研究了黄铜矿（CuFeS₂）对汞的吸附性能，并通过机理分析、密度泛函理论（DFT）和动力学研究揭示了其结构-活性关系。吸附能力由吸附构型数量（φ₀）决定，该数量与表面未饱和硫位点的数量及其组合密切相关。初始吸附速率等于φ₀、内在吸附亲和力（k）以及气态汞（Hg⁰）浓度的乘积。因此，我们提出了两个可比较的参数φ₀和k，它们反映了金属硫化物对气态汞吸附的内在特性，用于评估汞的吸附能力并预测在不同实验条件下的汞去除效率。由于CuFeS₂具有较高的φ₀值，其汞吸附性能表现出色，理论吸附容量为283 mg g^–1，初始吸附速率为104 μg g^–1 min^–1，显著优于其他金属硫化物。同时，CuFeS₂对高浓度的H₂O和SO₂也表现出优异的耐受性。因此，CuFeS₂可能是从冶炼烟气中捕获气态汞的理想吸附剂。