尹夢(mèng)雪，樊飛躍，趙龍，侯紅

環(huán)境基準(zhǔn)與風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，中國(guó)環(huán)境科學(xué)研究院

硫化氫(H2S)是一種無(wú)色具有強(qiáng)烈氣味、高腐蝕性和高毒性的化合物，是惡臭氣體主要成分之一，其廣泛存在于天然氣、沼氣和其他化石燃料加工的尾氣中[1]。此外，許多行業(yè)，如垃圾填埋場(chǎng)、污水處理廠污泥消化區(qū)等也會(huì)生成大量的H2S，對(duì)人類健康和工業(yè)過(guò)程產(chǎn)生嚴(yán)重影響[2]。因此，必須優(yōu)先將其去除，以降低維護(hù)成本[2]，并避免其對(duì)人類健康和環(huán)境的威脅[1]。

目前H2S去除的方法主要包括吸附、吸收和催化氧化技術(shù)[1]。吸附技術(shù)具有快速吸附低濃度H2S、工藝簡(jiǎn)單、操作溫度低等優(yōu)點(diǎn)，但存在價(jià)格高、消耗量大、再生效果差等缺點(diǎn)；吸收技術(shù)雖具有設(shè)備簡(jiǎn)單、材料價(jià)格低等優(yōu)點(diǎn)，但其吸收效率低，只能吸收高濃度H2S[3]；催化氧化技術(shù)具有投資成本低、脫硫精度高(尾氣濃度小于10-7molL)、無(wú)二次污染等優(yōu)點(diǎn)，特別適用于低溫、低濃度H2S的精脫除[4]，受到廣泛關(guān)注，該技術(shù)的核心在于高性能催化劑的開發(fā)。筆者綜述了近10年H2S催化氧化技術(shù)的研究進(jìn)展，總結(jié)了現(xiàn)有催化劑的優(yōu)缺點(diǎn)，并對(duì)未來(lái)催化劑的研究方向進(jìn)行展望，以期為后續(xù)研究提供基礎(chǔ)資料和研究路徑。

1 H2S催化氧化原理

1.1 炭基催化劑

據(jù)報(bào)道[5-6]，在水汽存在的情況下活性炭(AC)材料的脫硫過(guò)程分為物理吸附、化學(xué)吸附和催化氧化。物理吸附是先將H2S氣體吸附在催化劑的微孔中，再將H2S從本體轉(zhuǎn)移到AC的孔或表面〔式(1)〕，最后將吸附的H2S溶解在水膜中〔式(2)〕。

(1)

(2)

化學(xué)吸附是將水膜中吸附的H2S離解成HS-和H+，反應(yīng)式如下：

(3)

催化氧化是被吸附在AC表面上的氧將HS-氧化成S元素和水，反應(yīng)式如下：

(4)

1.2 金屬氧化物催化劑

金屬氧化物催化劑通過(guò)2種方式與H2S發(fā)生反應(yīng)生成硫化金屬：催化劑上負(fù)載的金屬直接與H2S反應(yīng)〔式(5)〕；先將氧分子在催化劑表面變成活性氧〔式(6)〕，再與H2S發(fā)生反應(yīng)〔式(7)〕[7]。

(5)

(6)

(7)

2 H2S催化氧化催化劑

根據(jù)載體不同，H2S催化氧化材料主要分為炭基催化劑和金屬氧化物催化劑，根據(jù)催化劑是否負(fù)載活性組分又分為負(fù)載型催化劑和非負(fù)載型催化劑。通過(guò)調(diào)控材料的結(jié)構(gòu)可以增加載體材料的孔隙率、比表面積和活性位點(diǎn)等。三維有序大孔結(jié)構(gòu)的材料(3DOM)具有相互連接的大孔、高孔隙率和巨大的表面區(qū)域等優(yōu)點(diǎn)，能夠與活性顆粒相結(jié)合，有利于在中溫下實(shí)現(xiàn)優(yōu)異的脫硫性能[1,8]，因此成為近年來(lái)催化材料研究的熱門。AC和金屬氧化物載體都可以通過(guò)結(jié)構(gòu)改造(如3DOM結(jié)構(gòu))增加載體催化性能。

2.1 炭基催化劑

AC是比較常見的氣體吸附劑，具有巨大的比表面積、大量的微孔結(jié)構(gòu)，表面存在各種活性基團(tuán)，并易于用物理、化學(xué)方法進(jìn)行修飾[9]。H2S的催化氧化需要微孔與中孔(或大孔)相互連接且總孔體積高的大孔隙炭，使吸附在微孔中的硫易于被氧化[10]。由于AC本身的特性，它既可以單獨(dú)作為吸附劑，也可以作為載體。

2.1.1無(wú)負(fù)載AC

無(wú)負(fù)載AC對(duì)H2S的吸附主要是通過(guò)微孔和中孔結(jié)構(gòu)，在H2S去除中，AC的比表面積和孔隙率比礦物質(zhì)含量更重要[6,11-12]。另外，氮原子的摻雜也會(huì)增強(qiáng)AC催化劑的催化性能[12]。

Surra等[11]通過(guò)CO2物理活化法和不同的化學(xué)活化法將玉米穗軸廢物(MCW)進(jìn)行活化，發(fā)現(xiàn)物理活化時(shí)間較長(zhǎng)的樣品顯示出更高的催化氧化性能，且其H2S吸附能力(15.5 mgg)比商業(yè)AC(0.51 mgg)要高。Shi等[6]使用椰殼基AC(ACS-1)作為吸附劑用于H2S選擇性催化氧化，發(fā)現(xiàn)ACS-1的穿透硫容(H2S出口濃度達(dá)到入口濃度的5%時(shí)，催化劑上所吸附的硫容量)為64.27 mgg，脫硫效率較高。Sun等[12]通過(guò)靜電紡絲法制備的具有分級(jí)多孔結(jié)構(gòu)的炭納米纖維(N-PCNF)在室溫下表現(xiàn)出優(yōu)異的H2S選擇性催化氧化能力，穿透硫容可達(dá)357 mgg。

富氮AC具有高表面密度的催化位點(diǎn)和較高的孔隙體積，當(dāng)?shù)繛?%時(shí)，穿透硫容高達(dá)2 770 mgg，這可能是因?yàn)槲挥谑┢吘壍牡泳哂泻軓?qiáng)的電子接受能力，有利于吸附氧原子進(jìn)行氧化反應(yīng)[10]，大氣中的H2S和O2被吸附在AC活性位點(diǎn)上，發(fā)生催化氧化反應(yīng)，最終生成硫元素[13]。這種催化劑的制備方法可能對(duì)于大規(guī)模、低成本地制備結(jié)構(gòu)控制納米材料催化劑是一種有效途徑，在污染治理和環(huán)境保護(hù)方面具有廣泛應(yīng)用前景。

2.1.2金屬負(fù)載AC

AC作為載體能夠高度分散金屬或納米金屬粒子，并作為支撐層，在防止金屬納米金屬粒子的聚集中起重要作用[1,7,14]。目前，金屬負(fù)載AC的制備方法主要有浸漬法、沉淀法、混合法、離子交換法、水熱合成法、溶膠-凝膠法、熱熔法和電解法等。浸漬法具有載體材料簡(jiǎn)單易選、利用率較高等特點(diǎn)，是最常用的制備方法。堿金屬負(fù)載AC通常用浸漬法制備，改性后的AC表面均勻地被堿金屬覆蓋，其形態(tài)和性質(zhì)(如結(jié)晶度和比表面積)也發(fā)生改變[15]。浸漬法既能保證活性相的高度分散，又在很大程度上保留了原始AC的紋理特征[16-17]。對(duì)載體進(jìn)行酸處理會(huì)增加金屬分散度，一般使用硝酸鹽或硫酸鹽作為合成材料中金屬的前體物，對(duì)采用浸漬法等方法初步制備好的鈍態(tài)催化劑進(jìn)行煅燒會(huì)去除揮發(fā)性組分(NO2、SO2等)和結(jié)合水，只留金屬氧化物在載體上，使催化劑活化[18-19]，從而可以增加金屬的負(fù)載成功率。

水分的加入對(duì)H2S的去除至關(guān)重要[1]，O2吸附在AC表面上并通過(guò)水膜裂解成活性氧自由基，同時(shí)，H2S溶解在水膜中形成HS-，進(jìn)一步與活性氧自由基反應(yīng)生成硫元素[10]。Zhang等[20]發(fā)現(xiàn)，堿性MgO比常規(guī)堿性鹽在水膜中的溶解性更好，從而具有更好的催化性能。由于和H2S的競(jìng)爭(zhēng)吸附作用，CO2的存在會(huì)干擾H2S的吸附效果，因此，CuSO4負(fù)載AC受干擾程度最大[15]。

催化劑負(fù)載金屬常用的活性組分為K、Na、Mg、Cu、Zn、Fe等單質(zhì)及其化合物。用商業(yè)椰殼AC(CAC)做載體，若存在CO2，對(duì)H2S的催化氧化性能為ZnAc2-CAC>Na2CO3-CAC>KOH-CAC>KI-CAC>CuSO4-CAC>CAC；如果使用合成空氣(無(wú)CO2)，則KOH-CAC催化效果最好[15]。Zhang等[20]也證實(shí)常規(guī)堿性鹽做活性組分時(shí)催化效果不如某些堿性金屬鹽。

Zhang等[20]研發(fā)的毫米級(jí)中孔炭球(MCS)的催化效果是常用催化劑吸附能力的4～6倍，僅次于8%富氮AC，這是因?yàn)镸CS的大孔徑和3D中性孔有利于反應(yīng)物和產(chǎn)物的擴(kuò)散，其高孔隙體積也為產(chǎn)物硫提供了足夠的儲(chǔ)存室。由于具有高強(qiáng)度、低流動(dòng)阻力和高耐磨性的獨(dú)特結(jié)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)，MCS可直接用于H2S去除而無(wú)需進(jìn)一步處理，具有很大的吸附和催化應(yīng)用潛力。

表1列舉了部分單金屬負(fù)載AC的制備方法和最大穿透硫容等。從表1可以看出，浸漬法為最常用的催化劑制備方法，除堿金屬外，最常用的活性組分為Cu、Fe。堿金屬-MCS最大穿透硫容為2 460 mgg，催化效果最好；通過(guò)靜電紡絲聚丙烯腈(ACNF)和Cu前體的混合物制備的Cu/CuxO-ACNF納米復(fù)合材料的最大穿透硫容可達(dá)213.8 mg/g；其他復(fù)合材料的最大穿透硫容均不超過(guò)200 mg/g。Tian等[19]通過(guò)使用溶膠-凝膠和浸漬法將Fe納米顆粒插入中孔炭氣凝膠中制備Fe納米顆粒/炭氣凝膠催化劑，發(fā)現(xiàn)其在500～650 ℃具有較高的脫硫性能，由于Fe納米顆粒/炭氣凝膠具有良好的脫硫性能，且其制造工藝簡(jiǎn)單、穩(wěn)定，因此可用于熱煤氣脫硫。

表1 不同單金屬負(fù)載AC對(duì)比

目前，對(duì)上述催化劑的報(bào)道僅停留在實(shí)驗(yàn)室階段，實(shí)際應(yīng)用的有關(guān)報(bào)道較為鮮見。Sun等[5]用分步浸漬法將FeO和NaOH負(fù)載在φ6.0 mm×4～10 mm的AC上，制備新型JTS-01和JZC-80催化劑，發(fā)現(xiàn)JZC-80催化劑可有效去除煤氣中HCl、HF、HCN、H2S以及灰分中的其他雜質(zhì)，保證設(shè)備的使用壽命，并使系統(tǒng)壓降保持穩(wěn)定。JTS-01和JZC-80催化劑已成功應(yīng)用于上海寶鋼商業(yè)化工廠的COREX煤氣凈化中。與傳統(tǒng)干法脫硫工藝相比，JTS-01和JZC-80催化劑具有硫容量較高、壓降較低等優(yōu)點(diǎn)。

負(fù)載雙活性組分時(shí)，雙金屬氧化物之間有協(xié)同作用，增加了H2S的吸附能力，對(duì)合成催化劑的形貌和表面結(jié)構(gòu)產(chǎn)生了積極影響，載有雙金屬的活性位點(diǎn)在吸附H2S后形成2種硫化金屬[2,16]。通過(guò)浸漬商業(yè)AC制備具有固定的總金屬含量和可變的Zn∶Cu(摩爾體積比為0∶1～1∶0)催化劑進(jìn)行H2S動(dòng)態(tài)去除試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)Cu和Zn之間有明顯的協(xié)同作用，Cu有助于防止催化劑吸附H2S時(shí)Zn對(duì)微孔的嚴(yán)重堵塞，當(dāng)Cu和Zn等摩爾體積負(fù)載時(shí)，具有最大穿透硫容(49.64 mg/g)，比原始AC的負(fù)載效果好很多[16-17]。Lee等[2]用粉末狀A(yù)C(PAC)作載體，在室溫下共同預(yù)沉淀Zn2+和Fe3+，合成雙金屬(Zn-Fe)氫氧化物催化劑，結(jié)果表明，當(dāng)Zn∶Fe(摩爾體積比)為3∶1，pH為9時(shí)，催化劑最大穿透硫容為143 mg/g，遠(yuǎn)高于純Fe或Zn的穿透硫容，Zn與Fe的協(xié)同作用增加了對(duì)H2S的吸附能力。

2.2 金屬氧化物催化劑

2.2.1金屬氧化物催化劑

在O2存在的情況下，H2S選擇性催化氧化活性表現(xiàn)為V2O5>Mn2O3>CoO>TiO2>Fe2O3>Bi2O3>Sb6O13>CuO> Al2O3=MgO=Cr2O3，其中，V2O5和Mn2O3被認(rèn)為是最具選擇性的催化劑[10]。由于催化效果不理想，已經(jīng)建立了多種方法改性金屬氧化物，如將Ce、Sb、Nb摻入鐵氧化物催化劑中，將Mo、Mg、Fe、Bi、Cr、Ti、Zr、錳酸鹽和堿金屬摻雜進(jìn)V催化劑中，均可改善催化劑的選擇和催化性能。La-V-Sb催化劑具有優(yōu)異的催化效果[10]。Ce的順式取代可以增強(qiáng)催化劑表面堿性并促進(jìn)表面VO的形成，有利于晶格氧轉(zhuǎn)化為活性氧，并改善H2S吸附性；活性氧的氧化性和Ce的還原性形成氧化還原循環(huán)，共同促成了催化劑優(yōu)異的催化性能[22-23]。將具有明確晶面和層狀多孔結(jié)構(gòu)的形狀特異性CeO2納米晶用作催化劑發(fā)現(xiàn)，CeO2的缺陷位置和基本性質(zhì)本質(zhì)上是由表面晶面決定的，CeO2納米棒的分層多孔結(jié)構(gòu)的存在阻礙了SO2和硫酸鹽的形成，確保了良好的硫選擇性和催化劑穩(wěn)定性[22]。Zhang等[23]使用檸檬酸鹽溶膠-凝膠法合成一系列La1-xCexFeO3催化劑，通過(guò)改變氧化物的形狀和Ce-Fe協(xié)同效應(yīng)，催化劑還原性大大增強(qiáng)。

2.2.2金屬氧化物負(fù)載催化劑

近年來(lái)，金屬氧化物負(fù)載催化劑(如Mn、Zn、Cu、Ca、Co和Ce的氧化物)去除H2S的研究較多。由于較低的比表面積和孔隙體積，金屬氧化物的利用受到限制，并且在吸附過(guò)程中形成的硫化物會(huì)使孔堵塞，導(dǎo)致H2S去除能力下降[19]。為解決這些問(wèn)題，將金屬氧化物負(fù)載在比表面積大、孔隙結(jié)構(gòu)良好的載體上，讓載體做結(jié)構(gòu)穩(wěn)定劑，活性相和載體之間的良好相互作用可以防止活性相的顯著燒結(jié)[10]。因此，選擇合適的載體十分重要。Al2O3、TiO2、SiO2等金屬氧化物具有大的比表面積和良好的孔隙結(jié)構(gòu)，是應(yīng)用最廣泛的氧化物載體。

與Al2O3、MgO或Fe2O3不同，吸附在SiO2表面的H2S與O2不會(huì)由于溫度升高而硫酸化，許多學(xué)者已經(jīng)合成了多種SiO2負(fù)載的催化劑，并對(duì)其進(jìn)行了深入研究，如CrOx/SiO2、VOx/SiO2、Fe2O3/SiO2等一系列的以SiO2為載體的催化劑均表現(xiàn)出優(yōu)異的催化性能[10]。不同結(jié)構(gòu)的SiO2由于孔隙體積和孔徑不同，在相同條件下呈不同的催化效果。如將SiO2改成3DOM結(jié)構(gòu)體，發(fā)現(xiàn)3DOM-SiO2具有更大的比表面積和高孔隙率，納米尺寸的活性顆粒的負(fù)載也會(huì)加強(qiáng)催化性能[4,8]。不同3DOM-SiO2負(fù)載ZnO在室溫下對(duì)H2S的去除性能也有所不同[4]。Huang等[8]采用膠體晶體模板法成功合成了3DOMγ-Fe2O3/SiO2催化劑，并將硅加入到前驅(qū)體中，發(fā)現(xiàn)與HXT-1(無(wú)定形水合Fe2O3)相比，溫度超過(guò)60 ℃時(shí)，γ-Fe2O3對(duì)H2S的吸附效果明顯增強(qiáng)，而α-Fe2O3幾乎沒有活性(圖1)。3DOMγ-Fe2O3/SiO2催化劑在硫容量和利用率方面表現(xiàn)出較佳性能，當(dāng)Fe∶Si(摩爾體積比)為8時(shí)，硫容量最大。

圖1 在不同溫度下參比γ-Fe2O3α-Fe2O3和 HXT-1的硫容量[8]Fig.1 Sulfur capacity of reference γ-Fe2O3, α-Fe2O3 and HXT-1 at different temperatures

Al2O3由于晶型的不同分為很多種，最常見的為α-Al2O3和γ-Al2O3。γ-Al2O3的比表面積和孔徑等相對(duì)α-Al2O3較大，且有較好的吸附性，因此是優(yōu)良的載體，但在不同煅燒溫度下，二者會(huì)相互轉(zhuǎn)換，如果γ-Al2O3被取代，催化活性將大大降低。

將各種金屬氧化物(Fe、Co、Mn和V的氧化物)負(fù)載在Al2O3上發(fā)現(xiàn)：負(fù)載Fe、Co氧化物時(shí)，H2S去除率隨金屬含量增加而增加；負(fù)載V氧化物對(duì)H2S的去除效果不理想，但當(dāng)摻入K時(shí)，其去除效果較好；負(fù)載Mn氧化物對(duì)H2S的去除效果較差[10]。通過(guò)溶膠-凝膠法制備Ni-ZnO/Al2O3催化劑，研究發(fā)現(xiàn)：摻雜Ni后氧空位(VO)的濃度增加，在室溫下顯著提高了ZnO/Al2O3對(duì)H2S的去除能力，且去除能力與VO的濃度密切相關(guān)；氧動(dòng)力學(xué)在去除H2S的過(guò)程中起雙重作用，一方面，通過(guò)在ZnO表面提供更高的·OH濃度，有效地促進(jìn)了H2S的解離，另一方面，VO有效地促進(jìn)了HS-或S2-和O2-在團(tuán)塊中的反向擴(kuò)散，補(bǔ)充了ZnO表面離子[24]。以TiO2為載體制備光催化劑發(fā)現(xiàn)，與常規(guī)紫外線光催化氧化相比，真空紫外線光催化氧化中的H2S去除率大大增強(qiáng)，1%Mn-TiO2對(duì)H2S的去除率(89.95%)是在254 nm紫外線照射下的30倍[25]。

V2O5中V5+-O-V5+的存在不僅有利于H2S轉(zhuǎn)化為S，而且有利于連續(xù)反應(yīng)(即S和H2S深度氧化成SO2)，V2O5成為載體的熱門選擇。用水熱合成法分別將Na和Cu按照不同比例負(fù)載在V2O5上發(fā)現(xiàn)：復(fù)合催化劑中，V5+和V4+共存，含硫催化劑中V4+具有高穩(wěn)定性；Na+、Cu2+的摻入有利于降低VO鍵特性、穩(wěn)定V4+，將堿金屬(Li、Na、K)摻入V2O5中有利于形成通式為MxV2O5的青銅[26-27]。將不同含量的V2O5負(fù)載在CeO2上發(fā)現(xiàn)：V2O5與CeO2有協(xié)同作用，V2O5/CeO2催化劑有良好催化性能；V是高催化活性的原因，而CeO2降低了V2O5的氧化作用[28]。

2.2.3陰離子黏土負(fù)載催化劑

Zhang等[29]采用離子交換法合成了一系列Mg/Al-V10O28-LDH化合物，測(cè)試了衍生氧化物的H2S選擇性催化氧化反應(yīng)，結(jié)果表明：V主要以變形的[VO4]、Mg3V2O8和Mg2V2O7中分離的V5+形式存在，還存在大量V4+(大于25%)，主要由釩鍵形成；10.6%V(8V-LDO)的催化劑催化效果最好，且可連續(xù)使用不失活；該類催化劑優(yōu)異的耐久性可歸因于保持中等堿性位點(diǎn)的含量并改善V5+的氧化還原性質(zhì)。Zhang等[30]采用一步法合成了一系列含Ce的MgAlCeLDHs，并對(duì)衍生的混合稀土催化劑進(jìn)行了H2S選擇性催化氧化研究，結(jié)果表明：催化劑表面上不存在化學(xué)吸附O-空位，而是存在固有缺陷位點(diǎn)；添加的水與低效的S8催化劑競(jìng)爭(zhēng)占據(jù)路易斯酸位點(diǎn)和活性位點(diǎn)，使催化活性降低。以上2種催化劑均遵循兩步機(jī)制來(lái)去除H2S，且在相對(duì)較低的反應(yīng)溫度(100～200 ℃)下表現(xiàn)出優(yōu)異的催化性能、合理的耐久性和出色的硫選擇性(100%)。

3 催化劑對(duì)比

催化劑在H2S選擇性催化氧化中起著至關(guān)重要的作用，目前對(duì)催化劑所用材料的研發(fā)不僅要求具有較高的硫容量，同時(shí)還需考慮成本問(wèn)題?，F(xiàn)有研究比較傾向于降低成本，對(duì)貴金屬的使用量大大減少。

炭材料由于其巨大的比表面積、高孔隙率和可以改性的表面活性位是催化劑或載體的熱門選擇。表2對(duì)炭基催化劑和金屬氧化物催化劑性能進(jìn)行對(duì)比。從表2可以看出，炭基催化劑具有相對(duì)較低的操作溫度和很好的穩(wěn)定性，但只能處理低濃度H2S，且要求在較低的空速下進(jìn)行；由于很少能夠連續(xù)進(jìn)行反應(yīng)，催化劑必須定期進(jìn)行再生。金屬氧化物催化劑可以處理高濃度H2S，且在較高的溫度(200～300 ℃)下有良好的催化性能，但是由于其反應(yīng)需要嚴(yán)格的O2、H2S和H2O化學(xué)計(jì)量比以及較高的溫度，且再生性差[30]，因此成本略高。

表2 催化劑性能對(duì)比

富氮AC含量為8%時(shí)，穿透硫容可高達(dá)2 770 mg/g；其次是負(fù)載堿金屬-MCS，其最高穿透硫容為2 460 mg/g；負(fù)載Fe的φ4.0 mm×3～8 mm柱狀A(yù)C穿透硫容為430 mg/g；其他催化劑催化效果并不理想，穿透硫容一般不超過(guò)200 mg/g。金屬氧化物催化劑的穿透硫容比炭基催化劑小得多，但是金屬氧化物催化劑的硫選擇性很高(一般能達(dá)到90%以上)，且能夠進(jìn)行連續(xù)反應(yīng)，催化性能比炭基催化劑稍好。

4 展望

對(duì)于H2S低溫催化氧化催化劑，國(guó)內(nèi)外學(xué)者已經(jīng)做了大量的研究，開發(fā)了多種催化劑，其中部分催化劑已經(jīng)進(jìn)行了實(shí)際應(yīng)用，但是目前大部分催化劑并未取得優(yōu)異的催化效果。雖然很多學(xué)者對(duì)催化劑的反應(yīng)機(jī)理進(jìn)行了研究，但目前仍沒有一套完善的理論能夠解釋反應(yīng)機(jī)理。催化劑成本較高，實(shí)際工業(yè)應(yīng)用也較少。因此，未來(lái)對(duì)于新催化劑的開發(fā)可從以下幾個(gè)方面考慮。

(1)反應(yīng)機(jī)理。繼續(xù)研究完善各種催化劑的催化原理，使用理論計(jì)算或其他方法對(duì)反應(yīng)機(jī)理進(jìn)行系統(tǒng)性研究，如水分、孔隙率等對(duì)催化劑催化反應(yīng)的影響需繼續(xù)研究完善。

(2)催化效果。提高催化效率和催化劑的硫容量，針對(duì)特定的催化劑研究最適的處理方式，尋找更合適的載體和負(fù)載方式，使載體利用性更強(qiáng)，催化效果更好。

(3)降低成本。考慮廢物利用，對(duì)于AC類的催化劑考慮采用改造的生物炭，尋找價(jià)格便宜的金屬代替貴金屬作為活性組分。研究每種催化劑的失活原因，據(jù)此找出延緩失活的方法以及具體再生方法。

(4)實(shí)際可應(yīng)用性。對(duì)催化劑的研發(fā)利用不局限于實(shí)驗(yàn)室范圍，要能夠推廣應(yīng)用到污水處理廠、化石燃料加工廠等，根據(jù)不同行業(yè)尾氣的具體成分對(duì)催化劑進(jìn)行進(jìn)一步改造。如在尾氣溫度過(guò)高或空速過(guò)大且成分不穩(wěn)定的情況下需要改良炭基催化劑，使其能夠處理高濃度H2S或能夠在高空速的情況下有良好的反應(yīng)性能；尾氣成分穩(wěn)定但是溫度不高且需要連續(xù)處理，可以考慮選擇在低溫情況下同時(shí)具有較好催化效果和良好再生性能的金屬氧化物催化劑。