乙二胺基羰基硫储集材料的合成及应用基础研究

• 作 者: 李斌
• 出 处: 内蒙古工业大学
• 发表日期: 2020年01期
• 关键词: 羰基硫(COS) 羰基硫储集材料(COSSMs) 硫肥 植物生长 金属硫化物

羰基硫（COS）是一种有毒有害的无色气体,通常情况下具有臭鸡蛋气味,其广泛存在于各类工业废气的燃烧气体中。随着化石燃料的大量燃烧,使得大气层中COS的含量不断增加,从而被氧化为二氧化硫（SO₂）,最终形成酸雨和光化学烟雾,造成环境污染。另一方面,COS还会对人类健康以及工业生产造成严重的威胁。因此,如何快速有效捕集与固定COS则显得尤为重要。在环境条件下,通过乙二胺基多元胺（EDAs）和乙二醇基多元醇（EGs）来实现对COS的快速捕集和固定。并将反应得到的白色固体物质称为COS储集材料（COSSMs）。同时,通过傅里叶变换红外光谱（FTIR）,核磁共振光谱(¹³C-NMR),X射线光电子能谱（XPS）和X射线衍射（XRD）等现代光谱进行表征,确定其为具有[⁺H₃NR₁NH₃^+-OC（=S）OR₂（R₃）O（S=）CO^-]_n特殊化学结构的一硫代烷基碳酸胺盐。为了实现COSSMs的资源化利用,首次将水溶性良好的COSSMs作为植物生长调节剂（硫肥）用于激活植物生长的研究。结果显示,COSSMs对辣椒、茄子、西红柿和黄瓜4种植物在营养生长（株高、叶片生长、平均茎干直径、根部）和生殖生长（花期、果实数）方面均具有显著的促进作用。另一方面,利用COSSMs作为硫源,通过水热法来制备纳米金属硫化物（Cd S）,并对金属硫化物进行SEM表征来研究在不同COSSM_EG浓度、金属离子浓度、反应温度和反应时间四种条件下,对金属硫化物形貌,颗粒尺寸大小的影响。从而,确定出最佳反应条件。通过对Cd S晶体进行XRD表征可知,实验中可制备出纯立方相、立方相与六方相的混相和纯六方相三种形态。并将Cd S晶体用于光催化还原CO₂,结果显示其产物CO和CH₄的产量明显高于文献值。综上所述,本文选用不同EDAs+EGs二元混合体系来实现对COS的捕集与固定,从而得到COSSMs。同时,为实现COSSMs的资源化利用,将其应用于激活植物生长和制备金属硫化物方面。这项工作为COS的绿色储存和可持续利用提供了一种可行的方法。