基于硅藻土-SBA15复合多孔陶瓷载体构建Mn3O4-CeO2双活性位点分级纳米结构及其烟气脱硫性能研究

针对工业烟气SO2减排难题，湖南科研团队创新性地开发了硅藻土(diatomite)-SBA15复合载体负载Mn-Ce双金属氧化物吸附剂。研究通过协同调控载体机械强度与介孔结构，使优化配比样品M2C2D6S4实现96%脱硫效率及193 mg-SO2/g吸附剂的穿透硫容(TSC)，其循环稳定性显著优于单一载体体系，为老旧锅炉改造提供了新型干法脱硫解决方案。

　　

随着中国"双碳"战略的深入推进，工业烟气中SO₂排放控制面临严峻挑战。尽管传统的湿法脱硫(FGD)技术如石灰石-石膏法具有较高效率，但其设备庞大、副产物难处理等缺陷制约了在老旧工厂的应用。更令人担忧的是，现有干法脱硫吸附剂普遍存在活性组分易团聚、硫容量低等问题，这就像给锅炉"减肥"手术时遇到了"营养不良"的困境。

湖南的研究团队独辟蹊径，从自然界中"偷师"硅藻土的坚固骨架结构，又借鉴人工合成SBA-15的规整介孔特性，就像用乐高积木搭建分子级"蜂巢公寓"。他们在《Journal of Environmental Chemical Engineering》发表的研究中，创造性地将这两种载体优势融合，开发出新型Mn₃O₄-CeO₂双活性位点吸附剂。

研究采用溶胶-凝胶法制备系列吸附剂，通过调控硅藻土与SBA-15重量比（9:1至6:4）构建复合载体。借助XRD、BET等技术表征材料结构，结合固定床反应器评估脱硫性能。特别关注了吸附剂在5次脱硫-再生循环中的稳定性表现。

Materials Synthesis
通过精确控制Mn(NO₃)₂与硝酸铈的摩尔比(1:1)，制备活性组分占40wt.%的系列样品。载体混合采用梯度设计，M2C2D6S4代表硅藻土:SBA-15=6:4的优化配比。

XRD studies
新鲜M2C2D6样品显示Mn₃O₄、CeO₂和SiO₂的特征峰，而SBA-15载体因无定形特性信号微弱。值得注意的是，未检测到Mn-Si等界面相，表明活性组分主要分布在载体表面而非体相。

Conclusion
硅藻土的机械强度使M2C2D6获得96%脱硫效率，而SBA-15的规整孔道使M2C2S6的穿透硫容提升至469 mg-SO₂/g。创新设计的M2C2D6S4混合载体吸附剂不仅保持96%效率，其T_SC比单一硅藻土载体提高19%，循环稳定性显著增强。

这项研究犹如为脱硫吸附剂装上了"复合引擎"：硅藻土充当"钢筋骨架"保证结构稳定性，SBA-15作为"分子高速公路"促进气体扩散。该成果不仅为工业锅炉改造提供了新材料选择，其载体设计思路更可拓展至其他气态污染物治理领域。国家自然科学基金(52104391等)的支持，预示着这项技术有望在"十四五"环保攻坚中发挥重要作用。