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2017年01月01日国Ⅴ汽油标准正式实施,该标准中对硫含量的规定较上次标准降低率达80%,这对我国炼油工业中的脱硫技术提出了更高的要求;备受关注的吸附脱硫是一种有望实现“零硫”燃油清洁生产的技术,因此,对于吸附脱硫材料的研究至关重要。本文以碳纳米管作为初始吸附脱硫材料,并通过酸氧化、碱氧化和负载改性三类方法对材料进行改性,采用FT-IR、低温N2吸附-脱附等表征手段对材料进行结构表征;考察了改性前后材料对正辛烷模拟汽油中噻吩、苯并噻吩的吸附脱除性能,并关联了材料的结构与其吸附性能及吸附选择性之间的联系。主要具体内容如下:确定了模拟汽油中噻吩、苯并噻吩含量分析的气相色谱法。碳纳米管经酸氧化、碱氧化和负载改性后均不同程度的提高了对模拟汽油中噻吩、苯并噻吩的吸附性能,具体如下:(1)、浓硝酸氧化对碳纳米管具有较好的开管性能并引入适当含氧基团,混酸氧化则因为引入更多基团而形成堵塞效应;吸附性能满足:pristine<S/N3<carrier。(2)、KOH高温氧化对碳纳米管的开管性能好于浓硝酸氧化,氧化后比表面积和中大孔数量明显增大;浓硝酸对碱氧化后碳纳米管中的微孔和大孔具有刻蚀作用而使其转化为中孔。浓硝酸氧化改性更能提高材料对噻吩的吸附性能,KOH高温氧化改性则更能提高对苯并噻吩的吸附性能;材料的噻吩吸附性能满足:850<carrier<b&a,苯并噻吩吸附性能满足:carrier<850<b&a;材料吸附性能提高是其表面含氧基团、比表面积和孔结构共同作用的结果。(3)、负载Ag吸附性能明显较carrier提高,其余负载金属均小于carrier;吸附性能满足:b&a<Ag,选择性数据表明负载Ag更能提高噻吩的吸附性能。采用Freundlich、Langmuir、Temkin和Dubinin-Radushkevich四种吸附等温线模型对pristine、S/N3、carrier、850、b&a和Ag六个吸附剂的噻吩、苯并噻吩吸附等温线进行拟合,结果表明:(1)、在前五个吸附剂上噻吩可能主要以垂直方式吸附,苯并噻吩则以平行方式吸附;而在Ag上噻吩、苯并噻吩均以平行方式吸附。(2)、吸附剂对噻吩、苯并噻吩的吸附属于“优惠型”吸附,且更容易吸附苯并噻吩;Langmuir模型对前五个吸附的噻吩吸附等温线不适用,Ag吸附剂的噻吩、苯并噻吩饱和吸附容量分别达5.3mg/g和11.6mg/g。(3)、相同吸附剂的吸附自由能满足:E(苯并噻吩)>E(噻吩);噻吩在前五个吸附上属于物理吸附,在Ag上属于π络合吸附;苯并噻吩在后四个吸附剂上属于π络合吸附。分子模拟计算结果表明:(1)、绝对硬度满足:苯并噻吩<噻吩<苯,碳纳米管表面引入羧基或Ag提高了表面酸性和电负性,大孔径的碳纳米管活性更大。(2)、初始碳纳米管主要通过HOMO与噻吩和苯并噻吩的LUMO相互作用,引入羧基或Ag后转变为噻吩和苯并噻吩的HOMO与碳纳米管上LUMO相互作用。