液体燃料金属有机骨架材料吸附脱氮研究

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1、硕士学位论文液体燃料金属一有机骨架材料吸附脱氮研究AdsorptiveDenitrogenationfromLiquidFuelbyMetal—organicFrameworks学科、专业：工业催化学号：21007285大连理工大学DalianUniversityofTechnology大连理工大学学位论文独创性声明作者郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下进行研究工作所取得的成果。尽我所知，除文中已经注明引用内容和致谢的地方外，本论文不包含其他个人或集体已经发表的研究成果，也不包含其他已申请学位或其他用途使用过的成果。与我一同工作的同志对本研究所做的贡献均已在论文

2、中做了明确的说明并表示了谢意。若有不实之处，本人愿意承担相关法律责任。学位论文题目：洫链燧挫金雇二垄地叠雏挝整咀随瞪幽霆作者签名：王麴豳日期：盟廛年—丘月—睦日大连理工大学硕士学位论文摘要燃料中含氮化合物的脱除十分必要。采用吸附脱氮法具有操作工艺简单、操作条件温和、环境友好等特点，近年来受到人们的广泛关注。吸附脱除油品中的含氮化合物的关键在于吸附剂的选择。金属．有机骨架(Metal．OrganicFrameworks，简称MOFs)材料是由无机的金属离子或者离子簇与有机配体通过配位键相互作用，自组装形成的一类高度有序的晶体多孔材料，具有比表面积较大、孔隙率较高、孔道形状和大小

3、可调以及孔壁上的配体可功能化等优点，已经在气体吸附／存储、催化、化学品的分离、药物缓释、磁学、荧光等领域展现出了诱人的发展前景。本课题的研究正是在此背景下开展的。本文的主要内容包括以下几个方面：1．采用金属一有机骨架材料(MIL．101(Cr)、MIL．53(A1)禾NMIL．96(A1))作为吸附剂对模拟燃料中的含氮化合物进行吸附脱除研究。通过pseudo．二级动力学模型和Langmuir模型分别对吸附曲线进行拟合，得到了吸附过程的动力学和热力学参数，探究了不同MOFs对含氮化合物的吸附机理。研究了甲苯和苯并噻吩的引入对MIL一101(Cr)吸附脱氮性能的影响，并考察了MI

4、L．101(Cr)对市售柴油和汽油的吸附脱氮性能，还研究了MIL．101(Cr)的再生脾IZE厶匕NE。结果表明，MIL。101(Cr)、MIL．53(A1)和MIL．96(A1)三种MOFs对模拟燃料中的含氮化合物均有不同程度的吸附，其中MIL．101(Cr)主要通过酸碱相互作用对燃料中的含氮化合物进行吸附，MIL一53(A1)矛I／MIL．96(A1)对含氮化合物的吸附与孔道的形状和大小有关。由吸附过程的热力学函数可知，MIL．101(Or)对含氮化合物的吸附为一自发的、自由度降低的、放热过程。其对碱性含氮化合物(喹啉和吡啶)的吸附焓的绝对值要大于其对非碱性含氮化合物(n

5、JI哚和吡咯)的。甲苯的引入对MIL．101(Cr)吸附喹啉的影响较小，对吲哚的吸附影响相对较大。相对于苯并噻吩后，MIL一101(Cr)对喹啉的吸附选择性可达10．05，而对吲哚的吸附选择性仅为5．13。在室温条件下，当吸附剂用量为20g／L时，MIL．101(Cr)可以将市售柴油中85％的含氮化合物吸附脱除；而对于汽油，其中含氮化合物的脱除率可以达到92％。通过乙醇洗涤，MIL．101(Cr)可实现再生。2．以硝基甲烷为溶剂，采用三氟甲磺酸酐(Tf20)幂1]浓硫酸对MIL．101(Or)进行磺酸功能化修饰，使其孔壁配体上形成磺酸基团，并通过改变MIL．101(Cr)、T

6、f20和浓硫酸的摩尔配比，得到含有不同磺酸基团数量的S-MIL一101(Cr)，对磺化后的材料进行了XRD、FT—IR、氮气物理吸附以及酸碱电位滴定表征，并将其用于模拟燃料吸附脱氮。结果表明：磺酸功能化MIL．101fCr)H～匕够增强该材料与含氮化合物的相互作用，有利于其对碱性含氮化合物的吸附。相对于未经磺化的样品，按照摩尔配比MIL．101(Cr)：液体燃料金属．有机骨架材料吸附脱氮研究H2S04：Tf20=1：3：4．5反应得到的磺酸功能化MIL-101(Cr)对于喹啉和吲哚的吸附量提高较大，其对喹啉和吲哚的Langmuir最大吸附量Qo分别提高了12．2％和6．3％。

7、关键词：金属一有机骨架；吸附脱氮；磺酸功能化；吸附热力学大连理工大学硕士学位论文Adsorptivedenitrogenationfromliquidfuelbymetal—organicframeworksAbstractThereisagreatdemandfortheremovalofN—containingcompounds(NCCs)inliquidmels．Adsorptivedenitrogenationusingsolidmaterialsfromfuelsareconsideredto