UiO-66基MOFs复合材料在液体燃油除氮中的应用研究
发布时间：2021-01-17 12:22
液体燃油中的含氮化合物燃烧后会生成各种含氧氮化物污染物排入大气,最终造成非常严重的环境问题;液体燃油中的含氮化合物还可能会造成炼油过程中管道、泵等炼制设备的腐烛;在使用过程中液体燃油中的含氮化合物还会导致内燃机熄火等问题。因此,去除燃油中的含氮化合物至关重要。金属-有机骨架材料（Metal-Organic Frameworks,简称MOFs）因其孔径和形状均具有易调节性以及孔表面易于修饰等优点,在液体燃油的脱氮研究领域得到研究者的青睐。但是传统的MOFs材料在吸附脱氮时存在两个缺陷,一是对氮化物的吸附选择性不高;二是因自身的聚集会使部分孔道堵塞导致孔隙率下降。这两个方面的缺陷在很大程度上影响了MOFs材料吸附脱氮的效果。鉴于以上研究现状本文开展了以下研究工作:通过两种不同的制备方法对MOFs材料Ui O-66进行羧基修饰,合成两种Ui O-66-COOH类材料。对所制备的材料的吸附脱氮性能进行研究。首先对比羧基修饰的吸附材料Ui O-66-COOH与不经羧基修饰的本体Ui O-66的吸附性能,从而探究羧基修饰对吸附性能的影响。实验结果显示,经羧酸修饰后,通过两种制备方法得到的MOFs材...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：62 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
燃油中典型含氮化合物分类
哈尔滨工业大学理学硕士学位论文5的合成相比，该合成过程有较少的能量消耗并且相对容易合成[25-26]。MOFs材料有较大的比表面积、可以调控孔道形状和大孝较高的孔隙率以及可功能化孔壁上的配体等优点，因此在吸附领域得到了广泛关注[27]。通过改变金属离子或有机配体可以产生新的MOFs结构，此外，MOFs材料的节点金属和配体还可以进行设计和改性。有些金属-有机骨架材料在温度、压力等外部条件不同时，骨架会可逆伸缩，将这一特点应用于吸附领域，就可以选择性吸附目标物。因此，MOFs材料在去除NCCs领域得到了广泛的关注。1.3金属-有机骨架材料（MOFs）吸附脱氮法的研究1.3.1金属-有机骨架材料吸附特点金属-有机骨架材料（MOFs）是金属离子或离子簇与有机配体聚合、无限延伸形成的一类具有高度有序结构的有机金属杂化材料，结构示意图如1-2所示。MOFs可实现孔内独特的各种潜在相互作用。迄今为止，它们已成功用作吸附剂吸附各种气体，如CO2[28]和CH4[29]等；以及吸附各种液相中成分如烷基芳烃、苯乙烯和各种有机污染物[30]。图1-2MOFs结构示意图这类材料有很多命名方式，如：多孔配位聚合物（PCP），微孔配位聚合物（MCP），类沸石金属-有机骨架（ZMOF）等。另外，可以采用研究者所在研究机构的名字来命名，例如：MIL（拉瓦锡研究所），JUC（中国吉林大学）等。如今，MOFs材料可以通过溶剂法、超声法、电化学合成法。溶剂法是指将溶质和有机溶剂在密闭的反应容器中聚合，温度一般在80℃~200℃之间，生成所要的MOFs材料。超声法是通过高能量超声波促进反应，该方法主要应用于合成尺寸较小的纳米材料。电化学合成法是指通过控制电位范围合成MOFs材料。该方法具有反应条件温和、固体产量高等优点。不同的制备方法会对MOFs材料
哈尔滨工业大学理学硕士学位论文6的结晶度、孔结构等产生影响。图1-3给出了一些已被报道的MOFs结构实例。图1-3已被报道的MOFs结构实例[31]通常情况下，可以通过改变MOFs比表面积和孔体积增加对目标物的吸附量。目前调控MOFs比表面积和孔体积的方法有：（1）增加有机配体的长度。采取这种方法制备MOFs材料时，在增大比表面积和孔体积的同时仍能保持MOFs的热稳定性和化学稳定性[32]。例如用长链有机配体制备的MOF-SLTN-77[33]的比表面积达4180m2/g。（2）利用混合配体合成MOFs材料。Matzger等[34]合成UMCM-2时使用混合有机配体的方法，用线性二元羧酸配体、三角平面三元羧酸配体、Zn4O团簇作为有机配体合成MOFs材料，比表面积可达5200m2/g。（3）多面体分层组装法。UN-100利用这种方法合成，比表面积高达6143m2/g，在77K，56bar的条件下，对氢气的吸附量达9.0wt%[35]。1990年，Hoskins和Robson首次研究报道MOFs，他们提出了以一些简单无机矿物的网络结构为原型，分别以几何上相匹配的分子模块和分子链代替原型网络结构中的结点和单个化学键，完成具有无机矿物拓扑结构的金属-有机骨架材料。1999年，合成出金属-有机骨架材料MOF-5[36]和HKUST-1[37]。2005年，合成出具有较好稳定性和较大比表面积的金属-有机骨架材料MIL-101(Cr)[38]。如今，越来越多不同结构和组成的MOFs材料被合成出来，并且应用在更广泛的领域。
【参考文献】：
期刊论文
[1]功能化MOFs及MOFs/聚合物复合膜在有机染料和重金属离子吸附分离中的应用[J]. 谭远铭,孟皓,张霞. 化学进展. 2019(07)
[2]M-MOF-74吸附分离天然气中CO2的模拟研究[J]. 朱敏,王艳芳,陈树军,付越,李雪健,刘永强. 辽宁石油化工大学学报. 2019(03)
[3]UiO系列金属-有机骨架的合成方法与应用[J]. 王茀学,王崇臣,王鹏,邢碧枞. 无机化学学报. 2017(05)
[4]糠醛加助剂精制焦化柴油[J]. 杨丽娜,李剑,王强. 安徽化工. 2004(02)
[5]石油产品溶剂脱氮研究进展[J]. 齐江,张瑾,戴猷元. 现代化工. 1999(11)
[6]汽油中碱性氮的脱除[J]. 闫锋,任素华,蒋林时,廖克俭,魏毅. 抚顺石油学院学报. 1999(01)
博士论文
[1]新型MOFs及POP材料吸附分离小分子碳氢化合物和催化CO2环加成反应的性能[D]. 王勋.华南理工大学 2019
硕士论文
[1]MOF负载的Ru基催化剂催化二氧化碳加氢合成甲酸的研究[D]. 侯世辉.天津大学 2018
[2]Zr基MOFs材料储氢性能及改性研究[D]. 王凤玲.大连理工大学 2016
本文编号：2982879
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：62 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
燃油中典型含氮化合物分类
哈尔滨工业大学理学硕士学位论文5的合成相比，该合成过程有较少的能量消耗并且相对容易合成[25-26]。MOFs材料有较大的比表面积、可以调控孔道形状和大孝较高的孔隙率以及可功能化孔壁上的配体等优点，因此在吸附领域得到了广泛关注[27]。通过改变金属离子或有机配体可以产生新的MOFs结构，此外，MOFs材料的节点金属和配体还可以进行设计和改性。有些金属-有机骨架材料在温度、压力等外部条件不同时，骨架会可逆伸缩，将这一特点应用于吸附领域，就可以选择性吸附目标物。因此，MOFs材料在去除NCCs领域得到了广泛的关注。1.3金属-有机骨架材料（MOFs）吸附脱氮法的研究1.3.1金属-有机骨架材料吸附特点金属-有机骨架材料（MOFs）是金属离子或离子簇与有机配体聚合、无限延伸形成的一类具有高度有序结构的有机金属杂化材料，结构示意图如1-2所示。MOFs可实现孔内独特的各种潜在相互作用。迄今为止，它们已成功用作吸附剂吸附各种气体，如CO2[28]和CH4[29]等；以及吸附各种液相中成分如烷基芳烃、苯乙烯和各种有机污染物[30]。图1-2MOFs结构示意图这类材料有很多命名方式，如：多孔配位聚合物（PCP），微孔配位聚合物（MCP），类沸石金属-有机骨架（ZMOF）等。另外，可以采用研究者所在研究机构的名字来命名，例如：MIL（拉瓦锡研究所），JUC（中国吉林大学）等。如今，MOFs材料可以通过溶剂法、超声法、电化学合成法。溶剂法是指将溶质和有机溶剂在密闭的反应容器中聚合，温度一般在80℃~200℃之间，生成所要的MOFs材料。超声法是通过高能量超声波促进反应，该方法主要应用于合成尺寸较小的纳米材料。电化学合成法是指通过控制电位范围合成MOFs材料。该方法具有反应条件温和、固体产量高等优点。不同的制备方法会对MOFs材料
哈尔滨工业大学理学硕士学位论文6的结晶度、孔结构等产生影响。图1-3给出了一些已被报道的MOFs结构实例。图1-3已被报道的MOFs结构实例[31]通常情况下，可以通过改变MOFs比表面积和孔体积增加对目标物的吸附量。目前调控MOFs比表面积和孔体积的方法有：（1）增加有机配体的长度。采取这种方法制备MOFs材料时，在增大比表面积和孔体积的同时仍能保持MOFs的热稳定性和化学稳定性[32]。例如用长链有机配体制备的MOF-SLTN-77[33]的比表面积达4180m2/g。（2）利用混合配体合成MOFs材料。Matzger等[34]合成UMCM-2时使用混合有机配体的方法，用线性二元羧酸配体、三角平面三元羧酸配体、Zn4O团簇作为有机配体合成MOFs材料，比表面积可达5200m2/g。（3）多面体分层组装法。UN-100利用这种方法合成，比表面积高达6143m2/g，在77K，56bar的条件下，对氢气的吸附量达9.0wt%[35]。1990年，Hoskins和Robson首次研究报道MOFs，他们提出了以一些简单无机矿物的网络结构为原型，分别以几何上相匹配的分子模块和分子链代替原型网络结构中的结点和单个化学键，完成具有无机矿物拓扑结构的金属-有机骨架材料。1999年，合成出金属-有机骨架材料MOF-5[36]和HKUST-1[37]。2005年，合成出具有较好稳定性和较大比表面积的金属-有机骨架材料MIL-101(Cr)[38]。如今，越来越多不同结构和组成的MOFs材料被合成出来，并且应用在更广泛的领域。
【参考文献】：
期刊论文
[1]功能化MOFs及MOFs/聚合物复合膜在有机染料和重金属离子吸附分离中的应用[J]. 谭远铭,孟皓,张霞. 化学进展. 2019(07)
[2]M-MOF-74吸附分离天然气中CO2的模拟研究[J]. 朱敏,王艳芳,陈树军,付越,李雪健,刘永强. 辽宁石油化工大学学报. 2019(03)
[3]UiO系列金属-有机骨架的合成方法与应用[J]. 王茀学,王崇臣,王鹏,邢碧枞. 无机化学学报. 2017(05)
[4]糠醛加助剂精制焦化柴油[J]. 杨丽娜,李剑,王强. 安徽化工. 2004(02)
[5]石油产品溶剂脱氮研究进展[J]. 齐江,张瑾,戴猷元. 现代化工. 1999(11)
[6]汽油中碱性氮的脱除[J]. 闫锋,任素华,蒋林时,廖克俭,魏毅. 抚顺石油学院学报. 1999(01)
博士论文
[1]新型MOFs及POP材料吸附分离小分子碳氢化合物和催化CO2环加成反应的性能[D]. 王勋.华南理工大学 2019
硕士论文
[1]MOF负载的Ru基催化剂催化二氧化碳加氢合成甲酸的研究[D]. 侯世辉.天津大学 2018
[2]Zr基MOFs材料储氢性能及改性研究[D]. 王凤玲.大连理工大学 2016
本文编号：2982879
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