多酸基MOFs材料的设计合成及在催化脱硫反应中的性能研究

As the environment deteriorating, scientists pay increasing attention to environmental hazards of sulfide SOx which comes from combustion of gasoline and diesel, and the oil desulfurization has been a research focus! The project is planned to get a fuel desulfurization materials by self-assemble of Polyoxometalates which considered as catalytic active sites and metal-organic-framework materials with high adsorption. Focus on the law of synthesis of metal-organic-framework compounds, the relatives between the pore size and catalytic oxidative desulfurization reaction, and the optimization of catalytic oxidative desulfurization reaction conditions, in order to obtain a good selectivity, high desulfurization efficiency, and more energy-efficient materials which can be used for industrial desulfurization. And provide a theoretical basis and experimental basis for the development of POMOFs.

全球环境逐渐恶化，汽油、柴油燃烧产物中含硫气体对环境的危害越来越受到关注，对燃油的脱硫工作成为研究热点！作为一类独特的孔材料，金属有机框架材料（MOFs）表现出高的比表面积，高的热稳定性以及在与吸附方面的优良特性；若将设计好的具有特殊催化活性多金属氧簇若引入其中，可作为活性客体分子，可起到稳定、支撑、增加活性作用。.有本项目拟从这种多孔材料（MOFs）的功能与应用出发，以具有催化活性的多金属盐酸盐和具有高吸附性能的金属有机框架材料为自组装单元，通过合理的设计和自组装技术，构筑新型多元活性的、能用于燃油脱硫的多酸基金属有机框架材料！探讨多孔性金属有机框架化合物的定向合成规律、探讨孔材料的孔尺寸对催化氧化脱硫反应的影响、探讨催化氧化脱硫反应条件的优化，以获得选择性好，脱硫效率高，更节能的具有工业应用前景的燃油脱硫材料。也为多酸基金属有机框架材料的发展提供理论依据和可靠实验基础。

目前，环境和能源问题已经成为人类所要面临的两大问题, 特别是含硫燃料燃烧排放出的硫氧化物（SOx），已经严重影响了人类的健康、社会经济的发展。为了减少燃料中SOx的排放，迫切需要探索出深度脱硫技术以及催化剂以获得清洁燃油。本项目设计合成了系列独特的孔材料，表现出高的比表面积，高的热稳定性以及在与吸附方面的优良特性。而多酸具有较高的催化性能，但多酸溶解性强，难重复使用。因此，发展多酸负载型催化材料是一种有效的方法。锐钛矿相二氧化钛在氧化脱硫中具有很好的催化性能。本项目把设计的不同形貌多空二氧化钛材料作为基板, 再通过优化实验条件, 得到了催化活性高的锡单取代Keggin型多酸,以及钴三取代Keggin型多酸作为活性中心, 通过处理得到了系列复合型催化剂, 不仅解决了多酸难于重复利用的问题，而且实验结果证明此方法能够有效提高催化剂的催化脱硫性能。 . 本项目深入研究了静电纺丝技术, 探索一种制备低维纳米材料简单而有效的方法。并且有效的把水热技术和静电纺丝技术结合, 通过不同过渡金属的取代、不同长度烷基链的修饰、负载等方式探索新型催化剂的合成及其脱硫性能。其中包括Keggin型PW12负载二氧化钛纳米纤维和纳米颗粒、锡单取代Keggin型PW12多酸负载二氧化钛纳米纤维和纳米颗粒、钴三取代Keggin型PW12多酸负载二氧化钛纳米纤维和纳米颗粒、不同个数钛取代Keggin型PW12多酸负载二氧化钛纳米纤维，实验结果表明，得到了制备多酸负载氧化物纳米纤维的有效而简易的方法，并且使得多酸能够均匀分布，提高其催化性能。另外，通过简单的离子交换技术得到了不同烷基链修饰的夹心型多酸和钒取代的多酸。本项目的研究进一步拓展了多酸的应用，且为不同形貌催化剂制备的研究提供了实验经验，同时也为脱硫研究提供了理论和实验数据。