【摘 要】
：
化石燃料的高效清洁利用在化工行业发展中变的愈发重要,在其使用过程中对硫化物的脱除是实现化石燃料清洁利用的关键步骤。Claus工艺在工业中被广泛用于H2S的脱除,但由于热力学的限制,尾气中仍然存在3%～5%的H2S。而选择性催化氧化法可将H2S完全脱除,实现这一目标的关键在于制备高效稳定的催化剂。UiO-66不仅有一般MOFs所具备的大比表面积、结构可调、易于功能化等的优势,还具有缺陷位点丰富和框架
【基金项目】
：
国家自然科学基金（21878209,22078223）；
论文部分内容阅读
化石燃料的高效清洁利用在化工行业发展中变的愈发重要,在其使用过程中对硫化物的脱除是实现化石燃料清洁利用的关键步骤。Claus工艺在工业中被广泛用于H2S的脱除,但由于热力学的限制,尾气中仍然存在3%～5%的H2S。而选择性催化氧化法可将H2S完全脱除,实现这一目标的关键在于制备高效稳定的催化剂。UiO-66不仅有一般MOFs所具备的大比表面积、结构可调、易于功能化等的优势,还具有缺陷位点丰富和框架结构稳定的特点,近年在催化领域的应用研究中受到广泛关注。本论文制备了UiO-66负载Fe2O3和Fe改性UiO-66两类复合催化剂,分别探索了UiO-66作为载体和作为催化剂本身在选择性催化氧化H2S中的作用及影响机制。主要的研究内容和结论如下:1、采用溶液浸渍法,以硝酸铁溶液为前驱体,制备了不同Fe2O3负载量的x Fe2O3@UiO-66催化剂（x代表Fe2O3/（Fe2O3+UiO-66）的重量百分比）。实验结果表明,Fe2O3可均匀分散在UiO-66的孔道或外表面上,且UiO-66的晶体结构保持完整。其中,5Fe2O3@UiO-66催化剂在反应温度为150℃时表现出最佳的催化性能,H2S转化率保持在100%,硫选择性达到93.06%,其硫选择性优于商业Fe2O3催化剂和体相Fe2O3催化剂。表征结果显示,这主要是由于x Fe2O3@UiO-66催化剂中Fe2O3和UiO-66之间存在协同作用,形成了Fe-O-Zr键,有利于电子从Fe转移到Zr,在一定程度上阻碍了FeS2的形成,而FeS2容易被氧化成SO2,从而提高硫选择性。另外,催化剂的高比表面积和丰富的孔隙,不仅利于活性组分的高度分散,同时还能及时移出反应热量,对硫选择性的提高也有积极的作用。催化剂失活的主要原因是单质硫在活性位点的沉积和硫酸盐（Fe2（SO4）3）的生成。2、采用合成后改性的方法,通过FeCl2·4H2O和FeCl3·6H2O这两种Fe物种对UiO-66的修饰,分别制备了x Fe（Ⅱ）UiO-66（x代表FeCl2·4H2O的添加克数）和0.5Fe（Ⅲ）UiO-66催化剂。而采用FeCl2·4H2O修饰UiO-66,样品在真空条件下干燥,得到0.5Fe（Ⅱ）UiO-66-V催化剂。通过表征发现,在这三类催化剂中Fe物种的引入对UiO-66的晶体结构几乎没有影响,其孔隙率和比表面积也没有明显的损失。然而,通过对比具有相同Fe物种添加量的催化剂能够发现,这三种催化剂的性能呈0.5Fe（Ⅱ）UiO-66＞0.5Fe（Ⅱ）UiO-66-V＞0.5Fe（Ⅲ）UiO-66的趋势,且存在较大的差异。其中,0.5Fe（Ⅱ）UiO-66催化剂表现出最好的催化性能,100%的H2S转化率在150℃能够保持50h。而0.5Fe（Ⅲ）UiO-66催化剂在反应10h后活性下降明显,其H2S转化率为86.7%。造成这种差异的主要原因是,Fe2+可取代UiO-66缺陷位点-OH/-OH2基团上的H形成了Fe-O键,从而将Fe物种结合在UiO-66的框架结构上,然后一部分Fe2+会被氧化成Fe3+,这使得0.5Fe（Ⅱ）UiO-66催化剂具有高度分散且稳定的活性位点(Fe3+),对催化活性及稳定性的提高是非常有利的。而FeCl3·6H2O改性UiO-66后,Fe3+更多的是沉积在UiO-66晶体的外表面,没有结合到UiO-66的框架上,导致低的催化性能。另外,通过比较0.5Fe（Ⅱ）UiO-66-V和0.5Fe（Ⅱ）UiO-66的实验结果,我们也能够发现高的孔隙率和丰富的Fe3+位点对催化活性和稳定性的提高也是非常有利的。
其他文献
在社会和经济的快速发展下,直接使用化石能源所释放的CO2、SO2和NOX等加剧环境恶化,造成环境污染。为了解决此问题,我国需要尽快调整并优化能源结构,发展清洁能源利用技术。近几年,太阳能、风能和氢能等清洁能源相继问世,但是他们的利用技术还并不完全替代化石能源利用技术,在它们发展的过程中,煤炭要发挥托底保供作用物保障我国能源结构的优化。这也就对煤炭发展清洁高效利用的技术提出了更高的要求。低阶煤,作为
化石燃料的大量使用造成了大气中的CO2浓度持续增大,引起了一系列的气候变化和环境问题。目前,可以利用光化学、生物化学、热化学和电化学等多种途径来促进CO2转化为有价值的燃料或者化学品。同时,这些技术也能够降低空气中CO2的含量。其中,利用可再生资源来驱动电化学CO2还原是一种操作简便、环保且具有应用前景的技术,受到了研究人员的广泛关注。在电催化CO2还原反应过程中会涉及到多个电子、质子的转移反应过
对二甲苯是重要的基础化工原料,其衍生化学品被广泛地应用于制备农药、医药、橡胶等日常生活用品以及聚酯工业生产中。我国作为对二甲苯的消费大国,近年来对二甲苯需求量远大于其供给量。研究高效制备对二甲苯的方法,解决国内对二甲苯的自我供给问题,符合我国国民经济发展的重大需求。分子筛是选择性制备对二甲苯的重要催化剂,除了分子筛活性位的催化作用,分子筛的孔道结构以及微环境对产物的择形性是影响产品收率的另一重要因
随着社会的发展,人们对能源的消耗量不断增加。目前人类面临着环境污染和能源危机两大难题,因此,寻找清洁的二次能源迫在眉睫。在新能源大力发展今天,许多清洁能源如风能、太阳能等受到人们的广泛关注,但其存在不稳定、难以储存运输、受天气影响等缺点限制了大范围推广。氢能具有清洁、无污染和燃烧热值高等优点,被认为是人类社会发展中的终极能源。近年来,电解水制氢（hydrogen evolution reactio
随着现代社会经济的快速发展和科学技术的进步，人类的生活进入到大数据时代，大数据所涉及的领域非常广泛。在此形势下，高校图书馆作为求知者的第二课堂，也是求知者除了课堂以外最能够获取知识的重要途径。同时，高校图书馆作为教育事业的组成部分之一具有重要的意义。高校图书管理也应该与时俱进，对高校图书管理理念进行及时更新，采用大数据技术对图书的管理进行创新模式的应用，才能让图书服务满足不同求知者的需求。文章简要
随着全球对环境的关注,对降低碳排放量的迫切需要,将甲烷和二氧化碳在温和条件下共转化为有价值的产物是C1化学中最重要的课题之一,同时也是减少二氧化碳排放和缓解能源化学工业中化石燃料短缺的一项有吸引力的战略。CO2结构中富氧,其化学转化需要输入大量的氢源,CH4结构中富氢可为CO2转化利用提供氢源。因此将CH4和CO2转化为增值产物是氧化和还原反应相结合的理想方法之一,但由于这两个分子的化学惰性,这一
合成气转化生成C2氧化物被认为是将煤、天然气以及生物质等高值转化的一条切实可行的重要途径。贵金属Rh基催化剂对该反应表现出高的选择性,但其昂贵价格和较低CO转化率是限制其工业化的主要因素。因此,如何降低贵金属使用量并提高其催化性能（促进CHx和C-C生成,抑制甲醇、甲烷及烃类副产物生成）成为该反应中亟需解决的关键问题。近年来,单、双原子催化剂因其极高原子利用率和独特催化性能受到广泛关注;同时,调变
我国虽是制笔大国,但并非制笔强国。由于缺乏中性墨水制备关键技术,国产中性笔相关产品徘徊于中低端市场,极大地限制我国中性墨水高质量发展。基于此,本课题提出通过均质强化有机颜料在墨水中的分散稳定性,解决颜料絮凝问题;通过复配润滑剂,构建中性墨水润滑体系,为高端中性墨水的研制提供理论支持。本文从均质机理、工艺优化、润滑机理三个方面对均质改性黄原胶中性墨水体系进行研究。首先,考察了均质对黄原胶中性墨水的粒
我国正在进口更多的液化天然气（LNG），并在沿海地区加速建造LNG接收及贮存设施。为了提高LNG储罐在服役期内的抗震可靠性，许多储罐采用了隔震技术，随着大型LNG储罐的建造数量和运行年限增加，LNG储罐隔震支座将出现破损和老化，更换将成为必然要求。为了验证LNG储罐隔震支座更换的可行性，并探索LNG储罐隔震支座更换方法，采用缩尺模型施工模拟试验的方法对上述问题进行了研究，建立了LNG储罐隔震支座模
在双碳政策的大背景下,需要发展清洁能源以保证能源安全和减少环境污染,燃料电池作为一种能量转换装置受到广泛关注,其产物是水,具备能量转化率高、环境友好、安静、可靠性高等特点。燃料电池的阴极反应是氧还原反应（Oxygen Reduction Reaction,ORR）,Pt/C催化剂的性能较优,但使用Pt成本较高,因此需要研发一种高效又经济的催化剂。Cu基催化剂具有储量丰富、价格低廉、和特定的电荷转移