MIL(Cr,Fe)材料的绿色合成及吸附脱硫性能研究

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1、硕士学位论文MIL(Cr,Fe)材料的绿色合成及吸附脱硫性能研究GREENSYNTHESISOFMIL(Cr,Fe)ANDITSADSORPTIVEDESULFURIZATIONPERFORMANCE韩乐哈尔滨工业大学2018年7月国内图书分类号：O641.3学校代码：10213国际图书分类号：540密级：公开工学硕士学位论文MIL(Cr,Fe)材料的绿色合成及吸附脱硫性能研究：硕士研究生韩乐导师：孙印勇副教授申请学位：工学硕士学科：化学工程与技术所在单位：化工与化学学院答辩日期：2018年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:O6

2、41.3U.D.C:540DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringGREENSYNTHESISOFMIL(Cr,Fe)ANDITSADSORPTIVEDESULFURIZATIONPERFORMANCECandidate：LeHanSupervisor：Prof.YinyongSunAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：ChemicalEngineeringandTechnologyAffiliation：SchoolofChemistrya

3、ndChemicalEngineeringDateofDefence：June,2018Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要MIL系列材料是金属有机骨架材料(简称MOFs)一个重要分支。因其具有大的比表面积与孔体积、多样的结构和迷人的理化性质等优点，而受到了研究者的青睐。目前，水热法是合成MIL系列材料最常用的方法，但该法存在的主要问题有：合成反应釜的利用率低，大量溶剂的添加从而导致成本较高和环境污染。因此，需要寻求一种简便，绿色和高产的合成路线。

4、另外，吸附脱硫(ADS)因具有能耗低，操作过程简单等特点而成为最有前景的石油脱硫方法之一。MIL系列材料由于具有高比表面积和孔隙率、独特的结构和较高的稳定性等特点，有望成为石油脱硫吸附剂的候选者。为此，针对以上问题，本课题探索了MIL系列材料的非溶剂绿色合成，同时研究了MIL系列材料的吸附脱硫性能。首先，使用非溶剂绿色合成法成功制备了MIL系列材料之一MIL-100(Fe)。在该体系下，通过不同合成参数的调变，优化了制备MIL-100(Fe)的最佳合成条件。更重要的是，该方法可以在较短晶化时间内合成出MIL-100(Fe)，其产率高达93%，得到的MIL-1

5、00(Fe)催化剂在苯甲醛与甲醇的缩醛化反应中表现出良好的催化性能，经五次循环使用后仍能维持初始的催化活性。另外，评价了制得的MIL-100(Fe)对二苯并噻吩(DBT)的吸附脱硫性能，结果显示其吸附量为12.1mgS/g。其次，利用非溶剂绿色合成法制备了MIL系列中的另一个材料MIL-53(Cr)，系统评价了具有相同金属中心不同结构的MIL(Cr)系列材料对DBT的吸附脱硫性能，考察了不同吸附条件如吸附剂的量、温度、初始硫含量和硫化物的种类等对其吸附剂性能的影响。研究结果发现，在四种MIL(Cr)系列材料中，MIL-53(Cr)因其结构具有独特的呼吸效应，

6、使其在DBT的ADS中展现出最好的吸附脱硫性能(86.4mgS/g)，这样的吸附性能可将硫含量为500ppm的模拟油吸附脱除至其硫含量几乎为0.最后，针对MIL-53(Cr)吸附后因与DBT具有较强的相互作用导致其重复使用性能明显降低的问题，本文探索了MIL-53(Cr)吸附剂的再生方法，结果发现极性溶剂萃取和真空热处理是较好的再生方法，利用此方法，吸附剂重复使用5次后其吸附量仍可达到初次吸附时吸附量的95%以上，并且吸附剂经过再生后结构仍然能够保持，有着较好的工业应用前景。关键词：金属有机骨架材料；非溶剂法；MIL-100(Fe)；MIL(Cr)系列材料；

7、吸附脱硫-I-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractMILseriesmaterialsareanimportantbranchofMOFs(metal-organicframeworkmaterials)andhaveattractedmuchattentionduetotheiradvantagessuchasalargesurfaceareaandporevolume,diversestructuresandfascinatingphysicochemicalproperties.Atpresent,thehydrothermalmethodi

8、sthemostcommonmethodforthe