2021年11月，实验室董勇教授团队在脱汞吸附剂方面取得新进展，相关研究成果以“Removal of gaseous elemental mercury from simulated syngas over Fe₂O₃/TiO₂ sorbents”为题发表在国际知名期刊Fuel（2021年影响因子/JCR分区：6.609/Q1）上。董勇教授为通讯作者，研究生邢向文为第一作者。

汞及其化合物具有高生物毒性、持久性、挥发性和生物累积性，已被联合国环境规划署列为全球污染物。在合成气强还原性气氛下，实现汞的催化氧化非常困难，且合成气中Hg⁰处于较高的温度环境，难以依靠现有的污染物控制技术对其实现高效脱除。鉴于此，董勇教授团队利用溶胶凝胶法制备了新型Fe₂O₃/TiO₂吸附剂，用于从模拟合成气中脱除Hg⁰，对Fe₂O₃/TiO₂吸附剂的脱汞性能和反应机制进行了深入的研究和揭示，提出了Fe₂O₃/TiO₂吸附剂吸附Hg⁰的反应机理和反应路径。

图1 Fe₂O₃/TiO₂吸附剂脱汞机理示意图

Fe₂O₃/TiO₂吸附剂表现出优异的Hg⁰脱除能力，在50-150°C范围内可达到95%以上的脱汞效率。H₂S对Hg0脱除有明显的促进作用，而CO、H₂和H₂O在不同程度上会抑制Hg⁰脱除。Hg⁰与H₂S在Fe₂O₃/TiO₂吸附剂上的反应是通过Langmuir-Hinshlwood机理发生的，即气相H₂S首先被吸附到吸附剂表面形成吸附态H₂S，然后吸附态H₂S与吸附剂表面的活性氧反应生成吸附态活性硫物种，气相Hg⁰被活性硫物种捕获，反应生成HgS。

本研究工作开发的Fe₂O₃/TiO₂吸附剂具有优异的Hg⁰捕集性能、较宽的温度窗口和良好的再生性能，使其成为一种非常有前途的合成气脱汞吸附剂，对于提高脱汞效率和降低控制成本具有重要意义。