Ag掺杂氨基改性的二氧化硅杂化气凝胶的脱硫性能研究
发布时间：2021-12-30 17:27
碳氢燃料油是燃料电池的理想氢源,但是碳氢燃料油中较高含量的硫化物易使燃料电池中的催化剂和电极中毒。碳氢燃料油中硫化物的燃烧又会转化为硫氧化物导致严重的酸雨问题。现有的加氢脱硫技术能有效脱除碳氢燃料油中的硫化物、二硫化物和硫醇,但是对噻吩类硫化物的脱除效果较差,因而难以实现“零硫”燃油的生产。吸附脱硫技术是一种生产成本较低,再生操作简单,选择性较高,对噻吩类硫化物脱除效果较好的深度脱硫技术。吸附脱硫技术的核心是制备高选择性、高容量、再生性良好的吸附剂。气凝胶,是一类纳米级胶体粒子相互聚结形成的三维网状多孔材料,具有高比表面积、高孔隙率、骨架组成可调等优点,被广泛研究运用于吸附剂。本课题组在先前工作中合成出基于π络合作用的Ni O-SiO2、Cu2O-SiO2、Ag2O-SiO2复合类气凝胶脱硫吸附剂,其对模拟汽油中的噻吩类硫化物的吸附性能良好。但是,当存在芳烃和烯烃时,π络合吸附剂对噻吩的穿透吸附容量显著降低,并且π络合吸附剂在溶剂洗涤再生过程中常伴随过渡金属离子的流失,再生性能...
【文章来源】：浙江工业大学浙江省
【文章页数】：87 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
汽油和柴油中芳香族硫化物的组成及其尺寸
Ag掺杂氨基改性的二氧化硅杂化气凝胶的脱硫性能研究3图1-2加氢脱硫的基本流程Figure1-2.Thegeneralprocessforhydrodesulfurization1.3.2吸附脱硫技术吸附脱硫技术是一种利用多孔吸附剂通过物理或化学作用去除含硫化合物的脱硫技术。与HDS相比，吸附脱硫技术具有以下优点：(1)吸附脱硫过程在常温常压下进行，能源利用率高；(2)HDS过程中氢气的使用成本最高，吸附脱硫过程不需要使用氢气；(3)吸附脱硫技术能够将烃类燃料油中的硫化物脱除至燃料电池使用标准。吸附脱硫技术的核心是设计并制备具有高吸附容量，高吸附选择性，化学性质稳定的可重复多次使用的吸附剂。吸附脱硫材料普遍存在以下特征：(1)高孔隙率，高比表面积；(2)骨架负载金属活性位点增强吸附作用。1.4吸附脱硫机理1.4.1物理吸附机理物理吸附是由吸附剂和吸附质分子间范德华力所引起的一种吸附表现。物理吸附具有吸附热较小，吸附过程可逆，吸附和解析速度较快等优点，但是物理吸附选择性较差，不易达到烃类燃料油深度脱硫的目的。1.4.2π络合吸附机理π络合吸附属于弱化学作用。π络合作用形成过程如图1-3所示，通常发生在过渡金属与π电子云密度较高的化合物之间。其中，过渡金属离子和π电子云
浙江工业大学硕士学位论文4密度较高的化合物相互充当给电子体和受电子体。过渡金属离子最外层s轨道与芳烃或烯烃的π电子云形成σ键，同时过渡金属离子的d轨道反馈电子给烯烃或芳烃的空π*轨道形成d-π*键。π络合作用的强度通常取决于：(1)过渡金属离子d轨道电子的数目和芳烃或烯烃接受电子的能力；(2)芳烃或烯烃的π电子云密度和过渡金属在外层S轨道接受电子的能力；(3)过渡金属离子最外层S轨道的缺电子程度[23]。π络合作用是吸附/分离π电子云丰富的化合物（芳烃，烯烃）的最有效技术之一。π络合吸附剂以中等强度结合吸附质分子，作用力强于范德华力，但是弱于典型的化学吸附（如酸碱和配位作用）。π络合吸附剂吸附各类分子的顺序如下：含氮化合物>含硫化物>芳烃>烷烃。因此，π络合作用吸附剂具有较高的吸附选择性，通过简单热处理或溶剂洗涤可实现吸附剂的再生[24,25]。π络合吸附剂的设计的一般思路是将过渡金属离子高度分散在高比表面积，高孔隙率的固体材料中。例如，Yang等人首次报道了负载Cu(I)或Ag(I)的Y型沸石与噻吩中S原子间的π络合现象[26]。后来，一系列负载过渡金属离子（例如：Cu(I)，Ag(I)，Pd(II)和Ni(II)）的π络合多孔吸附剂在吸附脱硫领域被广泛研究[27-30]。但是，真实燃油中存在的芳烃和烯烃会与噻吩类硫化物竞争π-络合吸附中心，导致吸附剂对噻吩类硫化物的吸附选择性明显降低。图1-3π络合作用模型Figure1-3.Theπ-complexationmodel1.4.3S-M吸附机理噻吩分子中的硫原子，3P轨道上存在4个价电子，一对位于芳环平面内形成大π键，另一对则平行于芳环。因而，硫原子中电子可以作为π型给电子体与
【参考文献】：
期刊论文
[1]烯烃对噻吩在介孔分子筛Al-MCM-41活性位物种上吸附脱硫机制的影响[J]. 郭忠森,祖运,惠宇,秦玉才,王焕,张晓彤,宋丽娟. 燃料化学学报. 2019(04)
[2]基于纳米材料的静态吸附脱硫进展[J]. 钟黄亮,王春霞,周广林,周红军. 化工进展. 2018(07)
[3]SiO2气凝胶吸附材料研究进展[J]. 颜大伟,程东祥,陈静. 广州化工. 2015(23)
[4]吸附法脱除柴油中噻吩类含硫化合物的研究进展[J]. 王广建,仙保震,刘影,付信涛,张路平. 化工进展. 2014(10)
[5]金属掺杂炭气凝胶的制备及其在燃油脱硫中的应用[J]. 李华静,李远刚,惠晓刚. 西安科技大学学报. 2013(05)
[6]改性Y分子筛的吸附脱硫性能[J]. 杨玉辉,刘民,宋春山,郭新闻. 石油学报(石油加工). 2008(04)
本文编号：3558660
【文章来源】：浙江工业大学浙江省
【文章页数】：87 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
汽油和柴油中芳香族硫化物的组成及其尺寸
Ag掺杂氨基改性的二氧化硅杂化气凝胶的脱硫性能研究3图1-2加氢脱硫的基本流程Figure1-2.Thegeneralprocessforhydrodesulfurization1.3.2吸附脱硫技术吸附脱硫技术是一种利用多孔吸附剂通过物理或化学作用去除含硫化合物的脱硫技术。与HDS相比，吸附脱硫技术具有以下优点：(1)吸附脱硫过程在常温常压下进行，能源利用率高；(2)HDS过程中氢气的使用成本最高，吸附脱硫过程不需要使用氢气；(3)吸附脱硫技术能够将烃类燃料油中的硫化物脱除至燃料电池使用标准。吸附脱硫技术的核心是设计并制备具有高吸附容量，高吸附选择性，化学性质稳定的可重复多次使用的吸附剂。吸附脱硫材料普遍存在以下特征：(1)高孔隙率，高比表面积；(2)骨架负载金属活性位点增强吸附作用。1.4吸附脱硫机理1.4.1物理吸附机理物理吸附是由吸附剂和吸附质分子间范德华力所引起的一种吸附表现。物理吸附具有吸附热较小，吸附过程可逆，吸附和解析速度较快等优点，但是物理吸附选择性较差，不易达到烃类燃料油深度脱硫的目的。1.4.2π络合吸附机理π络合吸附属于弱化学作用。π络合作用形成过程如图1-3所示，通常发生在过渡金属与π电子云密度较高的化合物之间。其中，过渡金属离子和π电子云
浙江工业大学硕士学位论文4密度较高的化合物相互充当给电子体和受电子体。过渡金属离子最外层s轨道与芳烃或烯烃的π电子云形成σ键，同时过渡金属离子的d轨道反馈电子给烯烃或芳烃的空π*轨道形成d-π*键。π络合作用的强度通常取决于：(1)过渡金属离子d轨道电子的数目和芳烃或烯烃接受电子的能力；(2)芳烃或烯烃的π电子云密度和过渡金属在外层S轨道接受电子的能力；(3)过渡金属离子最外层S轨道的缺电子程度[23]。π络合作用是吸附/分离π电子云丰富的化合物（芳烃，烯烃）的最有效技术之一。π络合吸附剂以中等强度结合吸附质分子，作用力强于范德华力，但是弱于典型的化学吸附（如酸碱和配位作用）。π络合吸附剂吸附各类分子的顺序如下：含氮化合物>含硫化物>芳烃>烷烃。因此，π络合作用吸附剂具有较高的吸附选择性，通过简单热处理或溶剂洗涤可实现吸附剂的再生[24,25]。π络合吸附剂的设计的一般思路是将过渡金属离子高度分散在高比表面积，高孔隙率的固体材料中。例如，Yang等人首次报道了负载Cu(I)或Ag(I)的Y型沸石与噻吩中S原子间的π络合现象[26]。后来，一系列负载过渡金属离子（例如：Cu(I)，Ag(I)，Pd(II)和Ni(II)）的π络合多孔吸附剂在吸附脱硫领域被广泛研究[27-30]。但是，真实燃油中存在的芳烃和烯烃会与噻吩类硫化物竞争π-络合吸附中心，导致吸附剂对噻吩类硫化物的吸附选择性明显降低。图1-3π络合作用模型Figure1-3.Theπ-complexationmodel1.4.3S-M吸附机理噻吩分子中的硫原子，3P轨道上存在4个价电子，一对位于芳环平面内形成大π键，另一对则平行于芳环。因而，硫原子中电子可以作为π型给电子体与
【参考文献】：
期刊论文
[1]烯烃对噻吩在介孔分子筛Al-MCM-41活性位物种上吸附脱硫机制的影响[J]. 郭忠森,祖运,惠宇,秦玉才,王焕,张晓彤,宋丽娟. 燃料化学学报. 2019(04)
[2]基于纳米材料的静态吸附脱硫进展[J]. 钟黄亮,王春霞,周广林,周红军. 化工进展. 2018(07)
[3]SiO2气凝胶吸附材料研究进展[J]. 颜大伟,程东祥,陈静. 广州化工. 2015(23)
[4]吸附法脱除柴油中噻吩类含硫化合物的研究进展[J]. 王广建,仙保震,刘影,付信涛,张路平. 化工进展. 2014(10)
[5]金属掺杂炭气凝胶的制备及其在燃油脱硫中的应用[J]. 李华静,李远刚,惠晓刚. 西安科技大学学报. 2013(05)
[6]改性Y分子筛的吸附脱硫性能[J]. 杨玉辉,刘民,宋春山,郭新闻. 石油学报(石油加工). 2008(04)
本文编号：3558660
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