论文部分内容阅读
金属有机骨架(MOFs)作为一种新型多孔材料，由于其具有特殊的孔道结构、高比表面积及孔隙率，在吸附分离、气体存储等方面具有很大的应用前景。这种由无机金属盐和有机物组装而成的配位聚合物，主要是以含羧基的有机阴离子配体为主，与不同的金属离子配位形成不同孔道形状的骨架结构。 传统的制备Cu2O的方法所采用的温度都比较高，或者在碱性溶液中进行，当利用MOFs作为载体时，这些方法都会破坏载体骨架，而不能很好的利用到载体的高比表面积。 本文主要研究内容为:利用蒸汽诱导还原法制备了Cu2O@MIL-101(Cr)及Cu2O@HKUST-1两种吸附剂，并研究了材料的脱硫性能。由于纯Cu2O颗粒高度聚集，无法利用其π络合作用实现脱硫，所以选择特定的载体使其均匀地分散。两种材料采用浸渍法将硝酸铜溶液中的铜负载到载体上，利用甲醇蒸汽的还原性将二价铜在高温高压条件下还原成一价铜，生成Cu2O活性位，继而考察其脱硫性能。选择MIL-101(Cr)作为载体时，制备了(0.01)Cu2O@M IL-101(Cr)、(0.025)Cu2O@MIL-101(Cr)及(0.05)Cu2O@MIL-101(Cr)三个不同铜含量的吸附材料，括号中的数字代表浸渍液浓度，单位为g·mL-1。其中(0.01)Cu2O@MIL-101(Cr)和(0.025)Cu2O@MIL-101(Cr)对燃料油的吸附脱硫性能明显比MIL-101(Cr)好，同时提高了穿透吸附量和饱和吸附量。选择HKUST-1作为载体时，制备了(0.5)Cu2O@HKUST-1、(2)Cu2O@HKUST-1、(3)Cu2O@HKUST-1及(5)Cu2O@HKUST-1四个不同铜含量的吸附材料，括号中的数字代表负载量，单位为mmol·g-1。其中(0.5)Cu2O@HKUST-1、(2)Cu2O@HKUST-1及(3)Cu2O@HKUST-1对燃料油的吸附脱硫性能明显比HKUST-1好，同时提高了穿透吸附量和饱和吸附量。 我们通过X射线衍射(XRD)、 N2吸附-脱附测试、紫外可见吸收光谱(UV-vis)、傅氏转换红外线光谱分析仪(FTIR)、电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-AES)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)等一系列方法对改性前后的材料进行了表征，并对每个样品进行了性能测试。表征结果表明，负载了Cu2O之后的吸附材料不但保存了良好的载体晶体结构，并且没有出现除了载体和Cu2O之外的任何杂质。随着Cu2O含量的增加，吸附剂的脱硫性能呈现先变好后变差的趋势，表明Cu2O起到了活性位的作用，但是过量的Cu2O会导致载体孔道堵塞，反而不利于材料进行脱硫。 研究结果表明:当以MIL-101(Cr)作为载体时，吸附剂的脱硫吸附量大小顺序分别为:(0.025)Cu2O@MIL-101(Cr)＞(0.05)Cu2O@MIL-101(Cr)＞(0.01)Cu2O@MIL-101(Cr)＞MIL-101(Cr);以HKUST-1作为载体时，脱硫吸附量大小顺序分别为(3)Cu2O@HKUST-1＞(2)Cu2O@HKUST-1＞(5)Cu2O@HKUST-1＞(0.5)Cu2O@HKUST-1＞HKUST-1。