Page 78 - 《精细化工》2021年第1期
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·68· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 38 卷
催化剂表面吸附的 H 2 O 和—OH 促进了 HCN 在 在催化剂上的水解经历了由 HCONH 2 到 NH 4COOH
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无水条件下的水解和氧化。Mn 是催化剂表面的主 再到 NH 3 和 CO 的过程。催化氧化经历了由 CN 、
要活性组分。HCN 在催化水解和催化氧化的作用下 —NCO、—NH 2 、==NH 到 CO 2 、N 2 以及 NO x 的过
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分别生成—CNO 和 CN 。CN 可被直接氧化为 CO 2 程。La、Al 2 O 3 的掺入可增加催化剂表面的酸性位点，
和 N 2 。—CNO 通过以下两种路径消除：①直接与 通过 NH 3 -SCR 反应将吸附的 NH 3 转化为 N 2 。Cu、
H 2 O 反应生成 NH 3 ，随后被进一步氧化为 N 2 ；②直 Mn、Fe 等金属组分对 HCN 表现出较好的催化活性，
接与 O 2 反应生成 N 2 。 多金属的协同作用有利于提高金属组分在载体表面
LI 等 [72] 利用沉淀法制备了 Cu-Mn-O 催化剂， 的分散度，提高催化剂的还原性能，从而促进催化
其在 120~200 ℃范围内对 HCN 的消除率始终保持 剂对 HCN 的催化活性。此外，适宜的金属负载量和
在 95%以上。经过 6 次循环后，催化剂仍保持较高 碱性位点同样有利于催化剂对 HCN 的消除。
活性。Cu-Mn-O 对 HCN 的高活性归因于催化剂表
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面的 Mn 物种。HCN 在 Cu-Mn-O 的反应机理如图 5 结语与展望
5 所示。由图 5 可知，HCN 在 Cu-Mn-O 催化剂上 综述了吸收法、燃烧法、吸附法和催化法消除
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生成的含 N 中间体产物除 CN 和—NCO 外，还存在
HCN 的研究进展，着重探讨了吸附剂、催化剂的制
—NH 2 和==NH。在 O 2 的作用下，这些含 N 中间体
备与应用，HCN 的吸附动力学和催化反应机理。以
一方面被直接氧化为最终产物 NO、NO 2 、N 2 O 和 上分析可见，相较于吸收法和燃烧法，吸附法和催
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N 2 ，另一方面被氧化为氧化性物种 NO 。NO 与含
化法在实现 HCN 的深度净化上具有效率高、工艺简
N 中间体产物也可生成 NO、NO 2 、N 2 O 和 N 2 。中
便、成本低等优势。结合实际要求，对未来应用吸
间体 HCONH 2 在水解作用下生成 NH 3 和 HCOOH。 附法和催化法消除 HCN 提出了以下几点建议：
（一）吸附法：
（1）吸附法难以实现对 HCN 的深度净化，部
分中间产物不稳定，易造成二次污染。—OH 等可
– [73]
促进 CN 氧化生成 N 2 ，可通过对吸附剂材料掺杂
高活性氧化物种实现对 HCN 的深度净化。
（2）工业产生的 HCN 气体含有多种组分，不
图 5 HCN 在 Cu-Mn-O 催化剂上的反应机理 [72]
Fig. 5 Reaction mechanism of HCN over Cu-Mn-O 同组分竞争吸附位点，使得吸附效率降低。有待研
catalyst [72] 发实现对 HCN 及其他有害组分高效吸附的新型材料。
（二）催化法：
MA 等 [73] 采用自 组装法制备 的 DI-20Al-Ti
催化水解/氧化耦合法综合了催化水解和催化
（Al-Ti-O x ）催化剂具有比表面积大、微孔分散度高、
氧化的优势，多技术联用具有良好发展前景，是未
碱性位点多等特点。250 ℃时，该催化剂对 HCN 的
来脱氰技术发展的新趋势。
转化率可达 100%，CO 的选择性高达 90%以上。如
（1）目前催化剂实现深度净化 HCN 所需温度
图 6 所示，HCN 直接与 DI-20Al-Ti 表面大量的—OH 高于 150 ℃，反应温度降低，利于成本节约。多金
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反应生成 H 2 O 和 CN ，CN 与—OH 进一步反应生成
属协同作用可提高催化剂的还原性能，新型催化剂
的—NCO 随后被分解生成 CO 和 N 2 。 可通过负载多种金属活性组分提高对 HCN 的催化
活性。
（2）可通过增加催化剂表面酸性位点，提高 N 2
的选择性，减少产物中氮氧化物对环境造成二次污染。
（3）催化水解/氧化耦合法对 O 2 、H 2 O 等反应
条件要求苛刻，目前，主要处于实验室研究阶段，
还需要一定时间的工业化检验。
图 6 HCN 在 DI-20Al-Ti 催化剂上的反应机理 [73] 参考文献：
Fig. 6 Reaction mechanism of HCN over DI-20Al-Ti
catalyst [73] [1] WANG Q (王琪). Catalytic oxidation and hydrolysis of HCN over
La-Cu/TiO 2 catalysts at lower temperature[D]. Kunming: Kunming
University of Science and Technology (昆明理工大学), 2019.
综上所述，催化水解/氧化耦合法综合了催化水 [2] ZHANG L G (张立功). Chemical warfare agents (CWAs) warning
解和催化氧化的优势，提高了 N 2 的选择性。HCN and detecting technology based on fused array of semiconductor and
