金属有机骨架材料在吸附脱硫领域的应用

燃油中的含硫化合物燃烧产生的SO_x是环境污染的主要来源之一,近年来随着环保法规的日趋严格,油品的超深度脱硫已成为当务之急。吸附脱硫（ADS）因具有低能耗、条件温和、操作简单和反应高效等优点,被认为是实现深度脱硫的最有前景的技术之一。目前,作为多孔材料族的新成员,金属有机骨架（MOFs）已显示出良好的吸附脱硫性能。本文综述了近10年来MOFs在吸附脱硫中的最新研究成果。首先,简述了MOFs的不同分类,包括IRMOFs、ZIFs、MILs、PCNs、HKUST-1、UiOs、CPOs等类型,详细介绍了每一类MOFs中具有代表性的材料及其复合物在吸附脱硫中的研究和应用进展,对每种材料的吸附脱硫效果及回收再生、循环利用情况进行了分析;然后总结了不同MOFs的吸附脱硫机理,概述了MOFs吸附剂的稳定性;最后,指出了MOFs在今后应用中应着重解决的问题,并对MOFs在吸附脱硫领域的应用前景进行了展望。     

车用燃料油固体脱硫吸附剂的研究进展

吸附脱硫的优势是投资成本低、操作条件温和,其技术关键在于研发吸附硫容量大、选择性高和再生性能好的固体吸附剂。本文综述了车用燃料油固体脱硫吸附剂的研究进展,包括常规的分子筛、活性炭、金属氧化物吸附剂以及一种新型金属-有机骨架（MOFs）材料脱硫吸附剂。从吸附机理、制备方法、脱硫效果等方面分析了上述吸附剂的优缺点和改进方向。提出今后的固体脱硫吸附剂可从吸附机理出发在分子尺度上设计和组装新材料的观点。     

金属有机骨架材料Cu_3(BTC)_2的脱硫行为研究

采用吸附法生产低硫及超低硫燃料油备受各国研究者关注。设计制备了具有脱硫功能的金属有机骨架(MOFs)吸附剂,对其吸附、脱附行为进行了考察,对MOFs的脱硫机理进行了讨论。研究表明,制备的Cu3(BTC)2具有MOFs典型结构,吸附容量随吸附时间而增大,适当高温预处理可以提高其吸附能力,吸附容量可达10.7 mg S/g,具备深度脱硫能力,吸附功能与其三维孔道结构及与硫化物的络合作用有关;再生后,吸附剂的吸附容量有所降低,再生率在90%左右。     

基于纳米材料的静态吸附脱硫进展

综述了近年来新型纳米吸附剂静态吸附脱除燃料油中二苯并噻吩（DBT）的作用机理及最新研究进展。重点分析了金属骨架材料（MOFs）、分子印迹聚合物（MIPs）、石墨烯基材料、活性炭基材料（AC）、介孔微孔材料等不同吸附剂的研究现状,从脱硫机理角度探讨不同改性方法对吸附脱硫效果的影响。通过比较这些吸附脱硫材料的优缺点,展望未来吸附脱硫材料的发展趋势和前景,为开发更优良的吸附剂用于吸附脱除DBT提供一些研究思路。文章指出吸附脱除燃料油中的DBT目前的主要问题是吸附剂的重复利用、与燃料油接触容易产生污染和吸附剂与燃料油分离过程中造成的损耗,这些短板也是吸附脱硫法大规模工业应用的主要障碍,因此吸附材料的选择、改性方法以及机理研究是吸附脱除DBT的主要研究方向。     

金属有机框架材料催化氧化脱硫研究进展

金属有机框架(MOFs)由于其高比表面积、结构多样且孔径可调节等性能被应用于反应催化剂。研究表明,不同的制备方法和反应条件对金属有机框架材料性能有重要影响。针对不同MOFs本体以及MOFs改性材料的催化氧化脱硫性能进行了比较,探讨了影响MOFs材料性能的因素,发现材料结构中的缺陷以及复合材料中的协同作用对催化氧化脱硫性能具有重要影响。     

吸附法脱除柴油中噻吩类含硫化合物的研究进展

综述了吸附法脱除柴油中噻吩类含硫化合物的常用吸附剂、吸附脱硫的机理及吸附脱硫过程动力学研究的最新进展。阐述了近来研究较多的吸附剂主要有分子筛、活性炭和金属有机骨架（MOFs）材料。目前传统的加氢脱硫（HDS）技术虽然可以满足当前柴油中硫含量的国家标准,但是其需要高温高压、成本高且对二苯并噻吩类硫化物脱硫率低,而吸附脱硫技术由于成本低、操作条件温和、易脱除加氢脱硫难以脱除的硫化物、对油品品质影响小等优点成为当前柴油脱硫的研究热点。吸附脱硫主要包括反应型吸附脱硫和非反应型吸附脱硫,反应吸附脱硫关键是有旧键的断裂与新键的生成,而非反应吸附脱硫则是通过分散力使硫化物上的硫原子与吸附剂之间相互作用,从而达到吸附脱硫的作用。本文对吸附脱硫机理和吸附脱硫过程的动力学加以讨论,为以后的研究提供一定的理论基础,并提出了脱硫吸附剂今后的研究方向。     

金属有机框架材料吸附分离水中铀的应用

金属有机框架材料（metal-organic frameworks,MOFs）具有极高的比表面积和孔隙率,结构可设计调控,但在水相吸附分离方面存在水稳定和选择吸附性较差、分离困难、合成与再生成本偏高等问题。针对MOFs的缺陷,可以通过有目的的功能化改性从而提升其对目标污染物的吸附性能。本文介绍了MOFs的结构优势,分析了水稳定性的影响因素和判断手段,简述了具有代表性的高水稳定性MOFs材料的特性;根据MOFs改性方法的分类回顾了MOFs及改性MOFs在去除水相中放射性铀的应用;基于不同分析技术探讨了MOFs与铀酰离子的吸附机理;提出推动MOFs在吸附铀方面规模化应用发展的核心是合成高稳定性MOFs,通过改性提高MOFs的选择吸附性能和再生性以及深入研究吸附机理。     

多级孔MOFs材料的制备及吸附应用研究

简单介绍了MOFs材料的吸附性能,引出了多级孔MOFs材料的制备方法及其吸附性能。最后,对多级孔MOFs材料作为吸附材料的应用前景进行了展望。     

金属有机骨架在吸附式制冷/热泵中的应用

金属有机骨架（MOFs）作为一类新型多孔材料，因其独特和可调的孔道结构、高比表面积和高孔隙率等优点，近年来在中低温吸附式制冷和吸附储热领域得到了广泛的研究与关注。从MOFs对换热工质的吸附容量、系统热效率和稳定性等角度对比分析了不同MOFs材料在吸附式热转换领域的应用现状以及进一步提升材料性能的方法，通过分析可以发现MOFs材料的改性以及与其他材料的复合是提升吸附储热性能的有效方法，也是未来新型MOFs材料开发的一个重要方向，同时吸附热转换系统与MOFs储热材料的高效匹配性也是未来MOFs储热材料实用化的一个重要指标。     

膨胀石墨/有机金属骨架复合吸附材料的制备及性能研究

粉末状有机金属骨架材料（MOFs）普遍存在密度低热导率低的不足,是限制其在水蒸气吸附领域应用的关键因素之一。以典型的高吸水量MOFs材料对苯二甲酸铬（MIL-101（Cr））为研究对象,采用干混法将膨胀石墨（EG）与该MOFs材料复合并模压成型,制备了一系列不同密度不同石墨含量的复合吸附材料。利用光学显微镜表征了材料微观结构,分析了压制密度、EG含量对材料内部结构的影响;使用恒温恒湿箱测试了纯MOFs材料及复合吸附材料的饱和吸附量,发现纯MOFs粉末在压制压力超过3 MPa后吸附能力大幅下降。在此基础上制备了密度适宜的复合材料,测试发现复合材料的饱和吸附量随着EG含量的增加而显著降低,但EG对MOFs本身的吸附量未造成显著影响;采用体积法研究了材料的吸附动力学,其中片状纯MOFs相比粉末状MOFs吸附速率大幅下降,而复合材料由于内部产生了更多的传质通道使其表面传质系数相比于片状纯MOFs提高了2.7倍。热导率测试结果表明复合吸附材料的热导率随着石墨含量的增加而显著升高,而材料的密度对热导率的影响相对较小。采用干混法制备的石墨含量50%,密度408 kg·m⁻³的复合吸附材料,其热导率相比纯MOFs材料提高了22倍达到2.76 W·m⁻¹·K⁻¹。     

催化裂化汽油吸附脱硫工艺研究

在固定床吸附装置上对催化裂化汽油进行吸附脱硫实验,考察了吸附脱硫工艺条件对催化裂化汽油硫质量分数、辛烷值及吸附剂单程寿命的影响。实验结果表明,吸附脱硫适宜的工艺条件为:吸附温度360℃,吸附压力0.3 MPa,氢气流量300 mL/m in,体积空速1.0 h-1。通过对吸附脱硫实验过程中的尾气分析,对催化裂化汽油吸附脱硫的机理进行了探讨。     

燃料油吸附脱硫的研究进展

与传统的加氢脱硫技术相比,吸附脱硫技术在超低硫燃料油生产方面具有明显优势,近年来得到了迅速发展。综述了吸附法脱除燃料油中有机硫化物的研究进展,重点介绍了反应吸附脱硫和选择性吸附脱硫两种类型的吸附脱硫方法以及分子筛基吸附剂、金属氧化物基吸附剂、活性炭基吸附剂和粘土基吸附剂在吸附脱硫方面的应用。指出选择性吸附脱硫技术是近期最有希望实现零硫目标的脱硫技术。     

汽油吸附脱硫技术研究进展

综述了物理吸附脱硫、反应吸附脱硫以及选择性吸附脱硫技术的优缺点,并介绍了常用的吸附剂。认为选择性吸附脱硫技术是最有可能实现低硫汽油的脱硫技术,但是目前存在吸附剂吸附容量低,选择性不高的缺陷,因此未来研究的重点应该集中在吸附剂的开发上。     

金属-有机骨架材料制备及其吸附净化挥发性有机物应用

吸附技术是控制净化挥发性有机化合物(Volatile Organic Compounds,VOCs)常用且有效的方法之一,其核心和关键是具有高比表面积和孔容的高效吸附材料。金属-有机骨架材料(Metal-Organic Frameworks,MOFs)是一类具有超高比表面积和孔容的新型高效吸附材料,在VOCs吸附净化领域具有广阔的应用前景。概述了MOFs材料的发展历程,重点介绍了MOFs材料合成制备方法及其对VOCs的吸附研究进展,讨论了相关研究工作尚存在的科学技术问题并展望了未来研究方向。     

燃油深度脱硫研究进展

随着国际燃油标准的不断提高,燃油低硫化的需求日益增长。氧化和吸附脱硫与加氢脱硫相比,能够节约投资和操作成本50%左右。对近年来这两种脱硫方法的科研成果进行了论述,主要涉及脱硫机理,氧化剂或吸附剂的制备及脱硫效果。催化氧化脱硫能脱除苯并噻吩和二苯并噻吩类化合物,难于脱除噻吩类化合物;吸附脱硫则因吸附剂的不同,含硫化合物的脱除顺序有所不同。基于这两种脱硫方法的不同特点,进一步提出了燃油深度脱硫的可行性方案。     

金属有机骨架材料用于气体吸附分离的研究进展

介绍了近年来国内外用于气体吸附分离的金属有机骨架材料及其最新迚展。本文依据气体吸附分离机理对材料迚行了归类分析,幵重点介绍了金属有机骨架材料特有的吸附现象:"呼吸"现象和"开门"现象。     

金属有机骨架材料（MOFs）用于气态轻烃的高效分离研究进展

气态轻烃（C₁～C₃）如甲烷、乙烯、丙烯分别作为应用最广的清洁燃料和大宗化工产品,在国民经济中占据重要的地位。然而,在其生产过程中广泛存在着分离与提纯能耗较高的问题。金属有机骨架材料（MOFs）作为第三代新型多孔材料,近年来在轻烃分离领域显示出巨大的应用潜力。本文综述了MOFs用于气态轻烃分离的现状和机理,总结了本文作者课题组针对不同轻烃产物的分离要求,对MOFs进行了精确的孔径调控、配体功能化修饰、构筑吸附位点、调变柔性结构“开口压力”等,实现了多种气态轻烃组分的高效分离。最后,针对低碳烃工业分离过程中存在的关键问题,对MOFs材料的吸附分离机理进行了深入分析,以及MOFs工业化应用所面临的结构稳定性与分离工艺匹配等进行了展望。     

多孔炭吸附脱除噻吩类硫研究进展

综述了目前多孔炭吸附剂在脱除噻吩类硫化物中的应用,分别介绍了多孔炭及改性多孔炭在吸附脱硫中的应用。重点介绍了改性多孔炭包括氧化改性及金属改性法的活性炭和介孔炭吸附脱硫研究,指出采用氧化一金属复合改性活性炭的方法可显著提高吸附脱硫能力。介孔炭由于具有较高的比表面积、较窄的孔径分布、极好的化学和热稳定性,用在吸附脱硫将可能成为未来的研究热点。