三核铬簇配合物的染料吸附及催化氧化脱硫性能研究

发布时间：2017-03-22 20:13

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【摘要】：过渡金属羧酸多核配合物常被用于金属-有机骨架配位聚合物的合成,调控羧酸配体的结构、尺寸和构型,可以合成具有孔道结构的类分子筛型有机羧酸配合物。杂多酸(HPA)具有优异的催化性能,广泛应用于酸催化和氧化还原催化等的反应体系。本论文选取三核铬构筑的结构单元与阴离子结合,制备了金属有机凝胶和系列高活性氧化脱硫固体催化剂,并研究了自制复合材料的染料吸附和催化氧化脱硫性能。具体工作内容如下:(1)以三核铬为原料,采用溶剂热法合成了一种金属有机凝胶。采用FT-IR、XRD、TG和物理吸附等测试手段对其进行表征。结果表明,该凝胶具有较好的孔结构。通过吸附实验得出,该凝胶具有阳离子框架,对阴离子染料有较普遍的吸收效果。能够选择性吸附阴、阳离子混合溶液中的阴离子染料,也能够净化含有诸如甲基橙(MO)等阴离子的废水。采用离子交换法可将吸附的阴离子置换出,所得凝胶经过活化后可重复使用,且吸附能力没有降低。该凝胶在水中具有较好的稳定性和疏水性。(2)采用共沉淀法,设计合成了多酸阴离子与三核铬大阳离子键合的复合材料(Cr3-HPA),并将其用于催化氧化脱硫反应。FT-IR、Raman、UV-Vis和XRD的表征结果证明,该类催化材料的结构中仍然保留完整的多酸阴离子骨架。以有机硫化物即乙硫醇、苯并噻吩和二苯并噻吩的正己烷溶液的氧化脱硫为探针反应,研究了该系列新材料的催化氧化脱硫反应性能。探讨了反应温度、催化剂种类和反应时间等工艺条件对氧化脱硫性能的影响。结果表明,反应温度70℃和反应时间3 h为最佳的工艺参数;在优化的反应条件下,三核铬结合二钒取代磷钼酸具有最佳的催化脱硫效果。三种模型油脱硫率均达到99%以上。产物硫含量从原料的100.0 ppm降低到低于1.0 ppm。催化剂重复使用五次反应活性仍未降低。
【关键词】：氧化脱硫 杂多酸 固体催化剂 介孔材料 染料吸附
【学位授予单位】：辽宁师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：O641.4
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 1 文献综述8-25
• 1.1 离子型配合物概述8-16
• 1.1.1 配合物简介8-9
• 1.1.2 离子型配合物9-12
• 1.1.3 多孔结构配合物的功能和用途12-14
• 1.1.4 配合物的凝胶14-16
• 1.2 多酸的结构和性质用途16-18
• 1.2.1 多酸结构16-17
• 1.2.2 多酸催化化学17-18
• 1.3 多酸基离子晶体的结构及性质18-20
• 1.4 氧化脱硫技术20-23
• 1.4.1 氧化脱硫技术开发的必要性20-21
• 1.4.2 氧化脱硫催化剂21-22
• 1.4.3 多酸基复合物氧化脱硫催化剂22-23
• 1.5 选题背景和研究意义23-25
• 2 实验部分25-29
• 2.1 试剂25
• 2.2 表征方法25-26
• 2.3 主要仪器26-27
• 2.4 染料吸附评价指标27
• 2.5 氧化脱硫反应27-29
• 2.5.1 反应体系及各成分用量27
• 2.5.2 反应装置27-28
• 2.5.3 评价指标28-29
• 3 三核铬簇配合物金属有机凝胶的合成及其吸附性能研究29-42
• 3.1 前言29-30
• 3.2 凝胶的制备30-31
• 3.3 凝胶的表征31-34
• 3.3.1 红外表征31-32
• 3.3.2 X射线粉末衍射表征32-33
• 3.3.3 热重分析曲线33
• 3.3.4 物理吸附33-34
• 3.4 凝胶对染料的吸附性能评价34-41
• 3.4.1 凝胶对阴离子染料的普遍吸收34-36
• 3.4.2 凝胶对阴离子染料的选择性吸收36-37
• 3.4.3 凝胶的重复使用37-39
• 3.4.4 柱层析分离39-40
• 3.4.5 水的净化40-41
• 3.5 本章小结41-42
• 4 三核铬簇配合物高效催化氧化脱硫反应42-54
• 4.1 引言42
• 4.2 Cr_(3-)HPA催化剂的制备42-43
• 4.3 Cr_(3-)HPA催化剂的表征43-47
• 4.3.1 红外表征43-44
• 4.3.2 热重分析曲线44-45
• 4.3.3 拉曼光谱45-46
• 4.3.4 X射线粉末衍射表征46-47
• 4.3.5 固体紫外一可见漫反射光谱47
• 4.4 Cr_(3-)HPA系列催化剂催化氧化脱硫反应性能评价47-52
• 4.4.1 反应温度对Cr_(3-)PMoV_2催化氧化脱硫反应的影响47-48
• 4.4.2 反应时间对Cr_(3-)PMoV_2催化氧化脱硫反应的影响48
• 4.4.3 不同催化剂对氧化脱硫反应的影响48-49
• 4.4.4 不同有机硫化物脱除的难易程度49-50
• 4.4.5 催化剂的循环使用50
• 4.4.6 空白实验50-52
• 4.5 本章小结52-54
• 结论54-55
• 参考文献55-60
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况60-61
• 致谢61

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本文编号：262147