PTA-MOF复合材料的合成及吸附-氧化噻吩硫性能

摘要

为解决传统加氢脱硫工艺难以脱除噻吩及其衍生物的难题，本文将新型多孔材料——金属有机骨架化合物MIL-101与磷钨酸（PTA）相结合，研究了MIL-101及其PTA复合材料对噻吩硫的吸附性能，并深入探讨了在吸附-氧化脱硫过程中, MIL-101的吸附性能对PTA的催化活性的影响。主要研究内容有：
　　首先，本文采用一步水热法和合成后修饰法制得复合材料PTA@MIL-101和PTA/MIL-101，前者直接将 PTA引入 MIL-101合成体系，后者则是通过浸渍法将PTA负载到已合成MIL-101中。测试结果表明，两种复合材料与MIL-101相比，孔容和比表面积均有不同程度下降，PTA@MIL-101比表面积下降略小。
　　其次，本文以模拟油品（正辛烷+二苯并噻吩DBT）为原料，研究了MIL-101及复合材料对DBT的吸附脱除效果。通过与Na-Y分子筛比较，探讨了吸附效果最佳的两种材料的吸附动力学、等温吸附过程以及重复使用稳定性。吸附动力学结果表明，MIL-101及复合材料对DBT的吸附量均大于Na-Y分子筛；水热法合成的2PTA@MIL-101吸附量比 MIL-101提高了10.7％，而浸渍法制得的1PTA/MIL-101则较MIL-101低。此外，由等温吸附结果可知，2PTA@MIL-101的最大理论吸附量为136.5mgS/g吸附剂，是MIL-101的4.2倍。此外，在芳香族化合物与DBT存在竞争吸附的情况下，2PTA@MIL-101和MIL-101对DBT仍表现出很好的脱除效果。
　　最后，本文研究了负载型催化剂对模拟油品中DBT的催化氧化效果。探索了DBT转化率随反应时间、H2O2用量、催化剂用量的变化以及模拟油品中芳烃含量对DBT转化率的影响。结果表明，PTA固定化以后催化活性大大提高。而且随PTA负载量的不同，催化剂活性：1PTA/MIL-101>2PTA/MIL-101>0.2 PTA/MIL-101。此外，在该反应体系中，叔丁基过氧化氢（TBHP）不能如H2O2一样用作氧化剂。室温下，O/S=50，催化剂1PTA/MIL-101用量为10 mg/mL（模拟油品）时，汽油中 DBT转化率可达98.1%。芳烃类物质（苯和对二甲苯）的引入仅使DBT转化率略微降低，当模拟汽油中苯或对二甲苯的体积含量为15%时，DBT的转化率仅降低了3.5%和7.9%。

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第一章 前言

第二章 文献综述

2.1 MOFs的研究

2.1.1 MOFs的合成

2.1.2 MOFs的应用

2.2汽油深度脱硫的背景和意义

2.3汽油脱硫技术研究进展

2.3.1传统加氢脱硫工艺（HDS）

2.3.2非加氢脱硫工艺（NHDS）

2.4本章小结

第三章 PTA-MOF复合材料的合成

3.1实验部分

3.1.1实验试剂及仪器

3.1.2 MIL-101及复合材料的合成与表征

3.2实验结果与讨论

3.2.1 X射线衍射测试

3.2.2 FT-IR测试

3.2.3 TEM测试

3.2.4比表面积测试

3.2.5 X荧光光谱分析

3.3本章小结

第四章 二苯并噻吩（DBT）的吸附脱除

4.1实验部分

4.1.1实验试剂及仪器

4.1.2模拟油品的配制

4.1.3静态脱硫实验

4.1.4硫含量分析实验条件

4.2实验结果与讨论

4.2.1 DBT的吸附动力学

4.2.2 DBT的吸附等温线

4.2.3 DBT和芳烃的竞争吸附

4.2.4吸附剂再生实验

4.3本章小结

第五章 复合材料催化氧化DBT

5.1实验部分

5.1.1实验试剂与仪器

5.1.2 DBT催化氧化实验

5.2实验结果与讨论

5.2.1不同催化剂催化氧化脱硫效果

5.2.2反应时间对氧化脱硫的影响

5.2.3催化剂用量对氧化脱硫的影响

5.2.4 H2O2用量对氧化脱硫的影响

5.2.5芳烃对DBT氧化脱硫的影响

5.3本章小结

第六章 结论

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

致谢