抑制含硫化合物和重金属的排放对于污泥和低阶煤共热解中含碳资源的清洁高效利用至关重要。污泥-低阶煤中含硫化合物的脱硫和重金属的封固通常采用不同的材料单独脱除，存在顾此失彼且效率低的问题。钙基材料因高的低温反应活性、加氢脱硫及封固重金属性能而受到广泛关注，钙基材料上含硫化合物的脱除与重金属封固之间是否存在协同作用是一个关键科学问题。本文基于密度泛函理论（DFT）计算研究了CaCO₃和K₂Ca(CO₃)₂表面的噻吩脱硫机理和重金属封固性能，同时采用AIMD模拟评估了最优催化剂的结构稳定性。K₂Ca(CO₃)₂-KCa端表现出最优的脱硫与重金属封固双功能特性。态密度分析表明，K掺入增强了p轨道的电子活性，K₂Ca(CO₃)₂三个端面上C和O原子的p带中心与脱硫和重金属封固性能之间存在正相关关系。微观动力学分析得出873‒923 K为最佳脱硫温度范围。此外，基于机器学习的特征相关性分析确定了与重金属吸附能最相关的8个关键电子与几何特征值，回归系数表明电子性质主导吸附过程，几何性质为次要因素，证实含硫钙基材料中电荷转移是重金属封固的主要驱动力。将8个关键特征值建立了重金属封固效率的定量可解释描述符。这项工作为污染物处理中高效双功能材料的合理设计提供了理论见解。

文章标题：Identification of descriptors for thiophene desulfurization and heavy metal immobilization over K-modified   calcium-based materials

期刊：Journal of Cleaner Production

通讯作者：凌丽霞，张宇鹏

第一作者：王淑琪

文章链接：https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2026.149534

资助：国家重点研发计划子课题（2022YFC3902503）