第一作者：孙小明 2019级博士生

通讯作者：黄文君 助理研究员

全文链接：https://doi.org/10.1021/acs.est.3c08714

近日，上海交通大学大气污染控制团队在环境领域著名学术期刊Environmental Science & Technology上发表了题为“Roles of the Comproportionation Reaction in SO2 Reduction Using Methane for the Flexible Recovery of Elemental Sulfur or Sulfides”的研究论文。用CH4还原SO2生成单质硫(S8)或其他硫化物通常具有挑战性，因为SO2具有高能量垒和催化剂中毒。在此，我们报告了H2S循环诱导的比例反应(CR)显著加速了反应，改变了反应途径，并使产物从S8到硫化物的灵活调节成为可能。结果表明，与直接还原(DR)所需的800℃相比，在650℃下SO2可以完全还原为H2S，有效地消除了催化剂中毒。动力学速率常数显著提高，650℃时的CR比750℃时的DR高3倍左右。H2S的加入使反应的表观活化能从128 kJ/mol降低到37 kJ/mol，改变了反应路线。该CR解决了与强大的硫氧键激活和增强CH4解离相关的挑战。在此过程中，具有Co启动子(CoMoS)的分散良好的二硫化钼片层晶体作为活性物质。H2S促进了比例反应，将SO2还原为新生硫(Sx*)。随后，CH4在没有SO2的情况下有效激活CoMoS，形成H2S。这将DR中的Mars-van Krevelen (MvK)机制转变为CR中的Langmuir-Hinshelwood (L-H)和MvK序列。此外，它通过这一快速激活反应途径减轻了硫酸化中毒。这种独特的比例反应为硫资源的高效利用提供了一种新的策略。