高分散Cu(I)、Ag(I)修饰介孔分子筛的合成及其吸附脱硫性能研究

随着世界各国对环境问题的重视和诸如燃料电池等新能源技术的推广，低硫清洁燃油生产技术的开发倍受关注。在众多的脱硫方法中，π络合吸附能够在温和条件下捕获难以脱除的噻吩类硫化物，在燃料油的深度脱硫中有着广阔的应用前景。本项目通过开拓胶束和硅壁之间的超微空间，充分利用限阈效应，实现活性物种的高度分散，制备出高含量、高分散的Cu(I)、Ag(I)修饰的π络合吸附剂，结合介孔分子筛大孔体积、高比表面的优势，有望实现高效、高选择性地捕获燃料油中的噻吩类硫化物，实现燃料油的深度净化。此外，项目还尝试通过控制表面羟基数目和掺杂铝、锆等无机物种，调变主体表面性能，实现客体的高度分散。项目的实施有望揭示活性物种在介孔分子筛孔道内分散的影响因素，并通过多种策略控制活性物种的分布和分散。活性物种的分散问题广泛存在于各种功能材料的研制中，本项目虽然以脱硫吸附剂作为研究对象，但是也为其他吸附和催化新材料的开发提供指导。

活性位的分散程度直接决定着材料的吸附/催化性能，如何通过有效的方法实现活性位的高度分散受到研究人员的广泛关注。本项目揭示了活性物种在介孔分子筛孔道内分散的影响因素，阐述了主客体相互作用对活性位分散的重要影响，并设计了多种策略促进活性位的分散。项目利用介孔氧化硅原粉中胶束和硅壁之间超微空间的限阈效应，实现了活性物种的高度分散，其分散量明显超过常规方法所能达到的分散阈值。通过控制表面羟基数目和掺杂无机杂原子等多种策略，调变介孔氧化硅的表面性能，有效地提高了活性位的分散程度。采用一系列现代分析手段对吸附剂进行了系统的表征，研究了吸附剂性质和吸附性能之间的关联，并对吸附剂组成和结构进行了优化。所研制的新型吸附材料以高含量、高分散的Cu(I)或Ag(I)作为吸附活性位，通过络合作用对噻吩类硫化物进行吸附，结合介孔分子筛高比表面、大孔体积的优势，能够高效、高选择性地捕获燃料油中的噻吩类硫化物，实现燃料油的深度净化。项目揭示了活性物种和介孔分子筛之间的作用机制，提出了控制活性位的分布和分散的普适性方法，为新型吸附/催化材料的设计和开发提供了理论指导和实验依据。