金属—有机骨架材料简便合成及其吸附脱硫应用

发布时间：2017-09-01 20:10

  本文关键词：金属—有机骨架材料简便合成及其吸附脱硫应用

  更多相关文章： 金属-有机骨架 合成 吸附脱硫 酸碱法

【摘要】：油品中的含硫化合物的脱除对当前环境保护及未来的发展十分重要。吸附脱硫技术因其操作简单、条件温和、绿色环保等优点越来越受到人们的青睐,而吸附剂的性能对吸附脱硫技术的优劣起关键性作用。金属-有机骨架材料以其大的比表面积、较高的孔隙率、可调节的孔道大小及形状、有机配体可功能化等特点在气体吸附、气体储存、催化、不对称性分离、荧光等领域展现出光明的前景。但传统的金属-有机骨架材料的合成方法存在着高温高压能耗高、合成时间长、合成设备复杂等缺点,因此,寻找简便环保并且具有良好脱硫效果的金属-有机骨架材料的合成方法显得尤为重要。本课题正是在此背景下展开研究的。本文主要从以下几方面进行研究：1.采用搅拌化学法合成金属-有机骨架材料Cu-BTC。研究了合成过程中温度、时间的影响,并对合成的材料进行吸附性能研究。用Cu-BTC材料吸附不同浓度的二苯并噻吩(DBT)以及吸附100 ppm的包含二苯并噻吩在内的四种不同结构的硫化物(二苯并噻吩、噻吩、苯并噻吩、4,6-二苯并噻吩),考察了Cu-BTC的最大吸附容量及吸附机理。还研究了Cu-BTC的再生性能。研究结果表明,在80℃下反应2h得到的样品结晶度最好。对DBT的吸附曲线进行Langmuir拟合,可以计算出Cu-BTC的最大吸附容量可达28.6mgS/gMOF。由于Cu-BTC的吸附脱硫反应是一个放热过程,故其对热焓绝对值大的硫化物具有更好的吸附效果,因而在四种不同结构的硫化物中对DBT具有最高的吸附容量。通过甲醇索氏提取的方法,Cu-BTC可再生利用多次。2.采用酸碱法合成四种金属-有机骨架材料(Cu-BTC、Cu-BDC、Zn-BT、Zn-BDC)。将四种金属-有机骨架材料用于吸附脱除油品中的DBT,考察其吸附性能。采用水和乙醇作为酸碱法合成所用溶剂,考察溶剂对该方法合成金属-有机骨架材料的影响。研究结果表明,酸碱法成功合成出了四种金属-有机骨架材料,改变Zn-BDC的金属中心与有机配体的比例(即M/L)可以得到含有不同相的材料。在吸附脱除油品中的DBT时,Cu-BTC材料具有最好的吸附脱硫效果,可达8 mgS/gMOF。通过XRD表征发现以水为溶剂时未能合成出金属-有机骨架材料。而以乙醇为溶剂时,只有Cu-BTC成功合成出来。这说明有机配体在溶剂中的溶解度情况以及金属位点的种类对酸碱法成功合成出金属-有机骨架材料都有着重要的作用。
【关键词】：金属-有机骨架 合成 吸附脱硫 酸碱法
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O647.3
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 引言9-10
• 1 文献综述10-29
• 1.1 油品脱硫的研究背景10-12
• 1.1.1 FCC油品硫化物的分布10-11
• 1.1.2 油品脱硫的必要性11-12
• 1.2 油品脱硫技术12-17
• 1.2.1 加氢脱硫(HDS)13
• 1.2.2 氧化脱硫技术(ODS)13-14
• 1.2.3 萃取脱硫技术(EDS)14
• 1.2.4 烷基化脱硫技术14-15
• 1.2.5 膜分离脱硫技术15
• 1.2.6 生物脱硫技术15-16
• 1.2.7 吸附脱硫技术16-17
• 1.3 金属有机骨架(MOFs)材料17-28
• 1.3.1 金属-有机骨架材料简介17-20
• 1.3.2 金属-有机骨架材料应用20-24
• 1.3.3 金属-有机骨架材料合成24-28
• 1.4 课题选择28-29
• 2 实验部分29-34
• 2.1 实验原料29
• 2.2 MOFs材料的合成29-31
• 2.2.1 搅拌化学法合成Cu-BTC29-30
• 2.2.2 酸碱法合成Cu-BTC30
• 2.2.3 酸碱法合成Cu-BDC30
• 2.2.4 酸碱法合成Zn-BTC30
• 2.2.5 酸碱法合成Zn-BDC30-31
• 2.3 MOFs材料的表征31-32
• 2.3.1 X射线衍射(XRD)31
• 2.3.2 扫描电镜(SEM)31
• 2.3.3 傅里叶变换红外(FT-IR)31
• 2.3.4 N_2物理吸附-脱附31-32
• 2.3.5 热重分析(TGA)32
• 2.3.6 气相色谱(GC)32
• 2.4 吸附脱硫实验32-33
• 2.5 金属-有机骨架材料的再生33-34
• 3 Cu-BTC搅拌化学法合成及其吸附脱硫性能34-46
• 3.1 引言34
• 3.2 Cu-BTC的表征34-38
• 3.2.1 XRD表征34-36
• 3.2.2 SEM表征36
• 3.2.3 FT-IR表征36-38
• 3.3 Cu-BTC的吸附脱硫性能研究38-42
• 3.4 Cu-BTC的再生性能研究42-45
• 3.5 小结45-46
• 4 金属-有机骨架材料酸碱法合成及其吸附脱硫性能46-64
• 4.1 引言46-47
• 4.2 Cu-BTC材料的表征47-49
• 4.3 Cu-BDC材料的表征49-50
• 4.4 Zn-BTC材料的表征50-52
• 4.5 Zn-BDC材料的表征52-59
• 4.6 酸碱法合成的MOFs吸附脱硫性能59-60
• 4.7 其他溶剂酸碱法合成MOFs60-63
• 4.7.1 水为溶剂60-62
• 4.7.2 乙醇为溶剂62-63
• 4.8 小结63-64
• 结论64-65
• 参考文献65-71
• 攻读硕士期间发表学术论文情况71-72
• 致谢72-73

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 刘斯达;;雾霾形成机理以及治理措施研究[J];石化技术;2015年03期

2 鲍晓军;;雾霾污染控制与车用汽油清洁化[J];自然杂志;2014年06期

3 龙荣友;;浅谈汽车尾气对人们的影响[J];科学咨询(科技·管理);2014年10期

4 刘宇;付会娟;赵德智;;催化裂化汽油Gardes工艺技术研究[J];当代化工;2013年11期

5 杨晓e，

本文编号：774158