對(duì)苯二甲酸鉻多孔材料如MIL-53(Cr)和MIL-101(Cr)因其具有較高比表面積和豐富孔隙結(jié)構(gòu)等優(yōu)點(diǎn)在諸多領(lǐng)域有著潛在的應(yīng)用前景。然而,目前該類材料的合成需要在高溫的水熱條件下進(jìn)行,這必然會(huì)帶來(lái)高耗能和反應(yīng)設(shè)備難以操控的問(wèn)題,因此,對(duì)苯二甲酸鉻多孔材料的低溫合成是一項(xiàng)具有挑戰(zhàn)性的研究工作。另外,燃油的吸附脫硫(ADS)因耗能低和易于操作等優(yōu)點(diǎn)吸引了研究者的廣泛關(guān)注,為此,新型燃油脫硫吸附劑的研發(fā)是一項(xiàng)熱門(mén)的研究課題。針對(duì)以上課題,本論文探索了低溫條件下對(duì)苯二甲酸鉻多孔材料的合成,并在具有優(yōu)異吸附脫硫性能對(duì)苯二甲酸鉻材料MIL-53(Cr)的基礎(chǔ)上進(jìn)行了改性,研究了改性后MIL-53(Cr)的吸附脫硫性能,主要內(nèi)容如下:首先,探索了低溫條件下對(duì)苯二甲酸鉻多孔材料的合成。在該合成體系下,探究了合成溫度、合成時(shí)間、原材料的摩爾比、溶液的p H值等參數(shù)對(duì)所得材料性質(zhì)的影響。研究結(jié)果表明,通過(guò)合成條件的優(yōu)化,可制備出新的具有較低結(jié)晶度的對(duì)苯二甲酸鉻多孔材料Cr-BDC-LT。由于Cr-BDC-LT結(jié)構(gòu)的低有序性,使其能暴露出了豐富的金屬催化活性位點(diǎn),因而,與MIL-53(Cr)和MIL-101(Cr)相比,該材料作為催化劑在環(huán)己烯氧化反應(yīng)中展現(xiàn)了較優(yōu)異的催化性能。其次,評(píng)價(jià)了三種對(duì)苯二甲酸鉻多孔材料在模擬燃油中的吸附脫硫性能,結(jié)果表明MIL-53(Cr)展現(xiàn)了較優(yōu)異的吸附脫硫性能。為進(jìn)一步改善其性能,在MIL-53(Cr)材料中嘗試引入不同的金屬作為吸附位點(diǎn),結(jié)果發(fā)現(xiàn)金屬銀的負(fù)載對(duì)進(jìn)一步提升MIL-53(Cr)的吸附脫硫性能最有效。在此基礎(chǔ)上,系統(tǒng)考察了Ag負(fù)載的溶劑、負(fù)載物的濃度、煅燒時(shí)間、不同初始硫含量以及含硫分子的種類等參數(shù)對(duì)MIL-53(Cr)吸附脫硫性能的影響,發(fā)現(xiàn)在乙醇為溶劑、Ag與Cr原子比為0.12、空氣下300℃煅燒6 h情況的吸附劑吸附DBT的效果最好。由于銀與硫化物具有π相互作用,因而銀負(fù)載的MIL-53(Cr)在DBT的ADS中展現(xiàn)出更為優(yōu)異的吸附脫硫性能(94.2 mg S/g),比已報(bào)道的MIL-53(Cr)的吸附性能(86.4 mg S/g)更高。最后,針對(duì)MIL-53(Cr)-Ag吸附DBT后的再生問(wèn)題,探索了MIL-53(Cr)-Ag吸附劑的再生方法,結(jié)果發(fā)現(xiàn)高溫煅燒是一種有效的再生方法,利用此方法,吸附劑重復(fù)使用5次后其吸附量仍可達(dá)90 mg S/g,表明該材料可重復(fù)循環(huán)使用具有潛在的工業(yè)應(yīng)用前景。
【學(xué)位單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TE624.5;O647.33
【部分圖文】：

的合成方法依然是水熱法，但是除去水熱法，還有很多方法值得我們嘗試。例如：溶劑熱法、干膠合成法、室溫合成法、傳統(tǒng)電加熱、微波輔助加熱、電化學(xué)、機(jī)械化學(xué)和超聲化學(xué)等方法。圖1-2是近20年來(lái)MOFs常用的合成方法。1.2.2.1溶劑(水)熱法現(xiàn)在MOFs合成的主流方法即為溶劑(水)熱法合成，就是在反應(yīng)釜加入水或有機(jī)溶劑，密閉后通過(guò)外界恒溫加熱使內(nèi)部自生壓力的方法，如圖1-3所示。在后續(xù)的實(shí)驗(yàn)中，科研人員們發(fā)現(xiàn)，高通量溶劑(水)熱合成可以有效的使MOFs結(jié)構(gòu)優(yōu)化，因而，在設(shè)計(jì)、合成新的MOFs時(shí)，首選的合成方法就是溶劑(水)熱法合成。再后來(lái)的研究中，為了縮短合成時(shí)間和降低消耗，才探索出非溶劑(水)熱的合成方法

)熱法合成，就是在反應(yīng)釜加入水或有機(jī)溶劑，密閉后通過(guò)外界恒溫加熱使內(nèi)部自生壓力的方法，如圖1-3所示。在后續(xù)的實(shí)驗(yàn)中，科研人員們發(fā)現(xiàn)，高通量溶劑(水)熱合成可以有效的使MOFs結(jié)構(gòu)優(yōu)化，因而，在設(shè)計(jì)、合成新的MOFs時(shí)，首選的合成方法就是溶劑(水)熱法合成。再后來(lái)的研究中，為了縮短合成時(shí)間和降低消耗，才探索出非溶劑(水)熱的合成方法，例如干膠凝膠法、電化學(xué)法、微波輔助法等等。但是就目前來(lái)說(shuō)，溶劑(水)熱法仍

系列材料(圖1-4)。圖1-4具有代表性的MOFs結(jié)構(gòu)[20]1.2.2.2微波輔助合成法微波輔助合成法主要利用電磁波和移動(dòng)的電荷之間的相互作用，其中移動(dòng)電荷來(lái)源于溶液中的極性溶劑或固體中的電子或離子。在適當(dāng)?shù)捏w系中，采用適合的頻率，可以使分子之間發(fā)生碰撞，進(jìn)而導(dǎo)致動(dòng)能增加，系統(tǒng)溫度也隨之增加。這種加熱方法既可以實(shí)現(xiàn)快速加熱，也使樣品整體受熱均勻。但是在該過(guò)程中需要注意的是溶劑和微波的選擇，因?yàn)榉磻?yīng)原料極有可能與微波輻射發(fā)生強(qiáng)烈的相互作用。與此同時(shí)，微波爐必須可以精準(zhǔn)的監(jiān)測(cè)整個(gè)反應(yīng)過(guò)程中的溫度和壓力的變化，這樣既可以實(shí)現(xiàn)反應(yīng)條件的精準(zhǔn)控制，也可以保證反應(yīng)過(guò)程的安全。微波合成法的優(yōu)點(diǎn)
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本文編號(hào)：2839087