论文部分内容阅读
由于具有结构多样性、不饱和吸附位及高比表面积等优点，金属有机骨架材料(MOFs)在燃油深度脱硫领域受到研究人员的广泛关注。然而，单金属不饱和吸附位限制了MOFs材料的选择性和吸附容量，另外较差的水热稳定性是限制MOFs推广应用的重要原因。针对上述问题，本论文设计合成了多金属羧酸配体类MOFs材料并研究其吸附噻吩性能，主要分为以下三个部分: 1.以均三苯甲酸(H3BTC)为单配体，铜、锌和镍为金属源，采用水热合成技术设计合成了含三金属的MOFs材料Zn/Ni/Cu-BTC。运用N2吸附、SEM、XRD、ICP和单晶结构解析等技术对材料进行了表征，并运用静态法考察了其吸附噻吩的性能。结果表明，所合成的MOFs材料均具有相同的正八面体结构，BET比表面积在1047～1386m2/g范围。在300℃高温下，材料仍然具有良好的热稳定性。静态吸附实验结果表明，在脂肪、芳香和混合模型油中，Zn/Ni/Cu-BTC对噻吩的饱和吸附容量分别为330、169和304mg/g，高于相关文献报道。吸附过程符合Langmuir等温模型和准二级动力学模型。 2.以H3BTC为配体，锌、镍和铜为金属源，磷钨酸(PTA)为修饰剂，采用一锅水热合成法制各PTA@Zn/Ni/Cu-BTC材料。运用N2吸附、SEM、XRD、TGA和FT-IR对其结构进行了表征，并研究了磷钨酸修饰前后材料吸附噻吩的性能。结果表明，PTA@Zn/Ni/Cu-BTC为正八面体结构磷钨酸的掺杂导致BET比表面积从1229m2/g减小至294m2/g，降低了76％，在300℃高温下，材料结构依然保持稳定。Zn/Ni/Cu-BTC在磷钨酸修饰后，噻吩硫的吸附容量从330mg/g提高到391mg/g，增加了18.5％。PTA@Zn/Ni/Cu-BTC对噻吩硫的吸附过程符合Langmuir等温模型和准二级动力学模型。 3.以高锰酸钾氧化2-溴-1，3，5-三甲基苯制备2-溴-1，3，5-均三苯甲酸配体，以铜为金属源，采用水热合成技术制各了含溴基团的疏水性材料即Br-Cu-BTC。运用N2吸附、XRD和FT-IR等技术对Br-Cu-BTC材料进行了表征，并研究其对含水燃油中噻吩的吸附性能。结果表明，Br-Cu-BTC为微孔和介孔并存的正八面体晶体多孔结构，BET比表面积603m2/g，孔容0.29mL/g，平均孔径3.42nm。由于疏水基团-Br的引入，提高了材料的疏水性能，降低了水分子与噻吩分子的竞争吸附作用，噻吩硫的吸附容量从208mg/g提高到247mg/g，增加了19％。