隨著全球范圍內(nèi)機(jī)動(dòng)車數(shù)目的激增環(huán)境污染狀況也日益嚴(yán)峻,脫除燃油中含硫化合物成為解決環(huán)境污染問題的重要措施。催化氧化技術(shù)在燃油深度脫硫領(lǐng)域得到到廣泛關(guān)注。具有平面結(jié)構(gòu)的金屬酞菁配合物及其復(fù)合材料性質(zhì)穩(wěn)定,是一種有廣泛應(yīng)用前景的氧化脫硫催化劑。本文合成了一系列共軛結(jié)構(gòu)不同的無取代金屬酞菁、四羧基取代金屬酞菁和羧基取代聚合金屬酞菁;利用水熱法將金屬酞菁負(fù)載到半導(dǎo)體Sn02、Zn2SnO4和氧化石墨烯上,制備出多種脫硫催化劑;并研究了酞菁類催化劑的脫硫性能。本文主要工作如下:1.采用改進(jìn)的固相熔融法制備了一系列共軛結(jié)構(gòu)不同的無取代金屬酞菁、四羧基取代金屬酞菁和聚合金屬酞菁,并對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行了紅外、紫外-可見光譜表征。在常溫常壓下,以空氣中氧氣為氧化劑,以噻吩為目標(biāo)降解物,研究不同種類金屬酞菁的脫硫性能。結(jié)果表明,脫硫性能順序?yàn)闊o取代金屬酞菁(MPc)四羧基取代金屬酞菁(MTcPc)聚合金屬酞菁(MPPcTc),金屬酞菁分子的共軛體系是影響其氧化脫硫性能的主要因素。2.采用水熱法將金屬酞菁分別負(fù)載到半導(dǎo)體Sn02和Zn2SnO4上,并對(duì)所得催化劑進(jìn)行了紅外光譜、XRD、SEM、XPS等測試表征。在可見光照射條件下,以空氣中氧氣為氧化劑,以噻吩為目標(biāo)降解物,研究了兩種負(fù)載型催化劑的脫硫性能。結(jié)果表明,ZnTcPc/Sn02復(fù)合材料的脫硫轉(zhuǎn)化率達(dá)到98.42%,ZnTcPc/Zn2SnO4復(fù)合材料的脫硫轉(zhuǎn)化率達(dá)到97.95%,實(shí)現(xiàn)了深度脫硫。3.采用原位水熱法制備了一系列的金屬酞菁/氧化石墨烯(MPc/GO)、聚合金屬酞菁/氧化石墨烯(MPPc/GO)復(fù)合物,并對(duì)其進(jìn)行了紅外光譜、XRD、SEM、XPS等測試表征。在常溫常壓下,以空氣中氧氣為氧化劑,以噻吩為目標(biāo)降解物,研究了復(fù)合物催化劑的脫硫性能。結(jié)果表明,金屬酞菁負(fù)載到氧化石墨烯上之后,在催化過程中電子遷移率大大提高,催化效率明顯提高。其中CoPc/GO比未復(fù)合之前的CoPc提高9.80%;與聚合酞菁復(fù)合后NiPPc/GO的脫硫效果最佳,其180 min后噻吩的降解率可達(dá)96.98%。在一系列實(shí)驗(yàn)結(jié)果的基礎(chǔ)上,提出了“吸附-催化氧化”的催化機(jī)理過程,為脫硫催化劑的實(shí)際應(yīng)用提供理論指導(dǎo)。
【學(xué)位單位】：西安工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TE624.9
【部分圖文】：

圖 1.1 加氫脫硫的原理和投資成本低。缺點(diǎn)是吸附具有選擇性，再生后吸附能力會(huì)不同程度的吸附油品中的芳香不飽和烴，造成油品質(zhì)量下降，%的吸附率等。分子篩由于其具備較高的吸附選擇性而被常常應(yīng)用的吸附劑類型有X型分子篩、Y型分子篩、活性炭、A12O3也致力于研究開發(fā)各種性能優(yōu)良的吸附脫硫用催化劑，張等人硅藻土-ZSM-5 催化劑可用于吸附脫硫[51]，張等人研究報(bào)道了BA-15 脫硫吸附劑[52]。硫（ODS）被認(rèn)為是一種有前途的深度脫硫的替代方法，它可以硫化合物，噻吩及其衍生物（DBTS）[53]。通過氧化脫硫的方加成使亞砜（DBTO）進(jìn)一步反應(yīng)為砜（DBTO2），經(jīng)過氧化性質(zhì)與燃料中的碳?xì)浠衔镉泻艽蟮牟煌�，因此，通過溶劑萃

圖 1.2 叔丁基過氧化氫（TBHP）/異丁醛/空氣氧化體系反應(yīng)機(jī)理酞菁及負(fù)載型金屬酞菁催化劑及金屬酞菁配合物的簡介中血紅蛋白（Hb）是細(xì)胞組織輸送氧分子的理想載體，這是由于紅細(xì)胞本身的特性決定的。血紅蛋白在運(yùn)輸氧氣時(shí)具有以下的特征可逆的，反應(yīng)過程中不需要酶的催化等。血紅蛋白分子是由卟啉和示，有關(guān)與細(xì)胞色素 P-450 建模密切相關(guān)的卟啉催化化學(xué)理論已菁（MPc）與卟啉配合物結(jié)構(gòu)類似，而結(jié)構(gòu)決定化合物的性能，由具有優(yōu)異的催化性能。酞菁最大的特點(diǎn)是化學(xué)穩(wěn)定性高（圖 1.4a）有一個(gè)直徑約為 2.7×10-10m 的空穴[66]，可以容納許多金屬原子以及合物（圖 1.4b），且根據(jù)金屬原子的配位數(shù)不同還能呈現(xiàn)三明治型

且根據(jù)金屬原子的配位數(shù)不同還能呈現(xiàn)三明治型結(jié)構(gòu)[67]（圖1.4c）。金屬酞菁平面分子中心的兩個(gè)氫原子被金屬原子所取代，從而金屬原子的 d 軌道與酞菁環(huán)上的Π軌道可形成大 π 鍵共軛體系，這就賦予了酞菁類配合物高的穩(wěn)定性。酞菁類化合物已被廣泛應(yīng)用于材料科學(xué)的各個(gè)領(lǐng)域，包括半導(dǎo)體、電致變色和非線性光學(xué)器件、信息存儲(chǔ)系統(tǒng)、液晶應(yīng)用等[68-71]。MPc 在工業(yè)領(lǐng)催化燃油脫硫領(lǐng)域同樣具有極其重要的應(yīng)用。例如，Merox 工藝研究制備了磺化酞菁鈷化合物在石油脫硫工程催化氧化硫醇中有很好的實(shí)際應(yīng)用效果[72]。近幾年來，人們致力于利用 MPc 研究新的催化方法，同時(shí)也關(guān)注催化活性物質(zhì)的機(jī)理研究和表征，研究反應(yīng)機(jī)理和所涉及的活性物種對(duì)于開發(fā)高效
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2871611