随着全球能源与环境问题的日益突出,最大限度的提高能源利用效率和减少环境污染是能源利用过程中的最重要问题。在煤化工、石油化工以及天然气化工的工业原料气中都含有各种硫化物,这些硫化物的存在不仅会导致环境污染,也会引起工业过程中催化剂的中毒。羰基硫是其中主要存在的硫形态之一,是有机硫的一种。因其化学性质稳定而不易除去,需要将其先转化成为容易脱除的硫化氢再行除去。水解法是目前应用最广泛的羰基硫催化转化技术。现有的水解催化剂主要有氧化铝基和氧化钛基催化剂等,但在使用过程中都出现活性不稳定,容易失活的情况。水解产物在催化剂孔隙中过度停留被认为是催化剂中毒的主要原因。三维有序大孔(Three-dimensionally ordered macroporous,3DOM)材料具有丰富有序的大孔结构,表面积大,且大孔间相互贯通,可以极大地改善反应物在其中的传质状况。因其独特的结构特征,近年来在气体分离、催化领域受到广泛关注。本课题意将三维有序大孔(3DOM)结构引入氧化铝/氧化钛基水解催化剂中,通过改善传质,提高COS水解催化活性与抗中毒能力。本研究采用胶晶模板法制备出具有3DOM结构的氧化铝/氧化钛基水解催化剂。在微型固定床反应器上对制备的催化剂进行常温水解行为进行了研究,还考察了其抗氧中毒性能,并对催化剂进行X射线衍射(XRD)、热重分析(TG)、差示扫描量热分析(DSC)、氮吸附、扫描电子显微镜分析(SEM)、X光电子能谱(XPS)、CO2-程序升温脱附(CO2-TPD)表征,获得如下主要结果:所制备的催化剂三维有序大孔结构完整,具有大孔-介孔-微孔三级孔道结构,大孔排列长程有序,在三维空间上相互联通。3DOM氧化铝基催化剂晶型为γ-Al2O3型,3DOM氧化钛基催化剂晶型为锐钛矿型。3DOM结构的引入可以显著提高氧化铝基和氧化钦基水解催化剂的COS催化活性。在氧化铝基催化剂中加入表面活性剂P123可以增加催化剂的表面积和孔隙率,在氧化钛基催化剂中加入二氧化硅可以提高氧化钛的分散性,增加其表面积。如上改性后催化剂的反应活性和抗氧中毒能力均有明显提高,且均高于商品氧化铝基水解催化剂的反应活性。CO2-TPD表征结果显示氧化钛表面的L碱性更高,且对COS催化水解有利的表面羟基的数量更多,所以相同条件下,氧化钛基催化剂的水解活性要强于氧化铝。另外,由于氧化钛对氧的吸附能力弱,所以氧化钛基催化剂的抗氧中毒能力要好于氧化铝基。研究还发现,在反应气氛中不含氧气的情况下,导致催化剂中毒的物质为单质硫,在含氧气氛下,导致催化剂中毒的物质为单质硫和硫酸盐。