随着世界各国硫含量标准的提高以及未来燃料电池的应用，燃料油的深度脱硫引起了人们越来越多的关注。含硫化合物不仅燃烧后产生气态污染物，严重危害人类健康，还会导致CoMn、NiMn催化剂中毒，造成经济损失^[1-2]。因此，燃料油低硫化是石油化工研究和发展的方向之一。传统的脱硫技术是加氢脱硫（HDS），在高温（300#8722;350℃）、高压（2#8722;10 MPa）和催化剂的条件下实现含硫化合物的脱除^[3-5]。HDS对硫醇、硫醚以及二硫化物具有优秀的脱除效果，但是对噻吩类硫化物的脱除效率不高，例如噻吩、苯并噻吩（BT）、二苯并噻吩（DBT）以及4,6#8722;二甲基二苯并噻吩（4,6#8722;DMDBT）^[6-8]。

近年来，作为非加氢脱硫技术之一，吸附脱硫技术发展迅速，其具有操作条件温和、辛烷值损失小和成本低等优点。更为重要的是，可以选择性地脱除噻吩类硫化物，并且其吸附量也在不断提高，有广阔的应用前景。吸附脱硫技术的关键在于开发性能优秀的吸附剂，因此，各类多孔材料被用于研究对芳香含硫化合物的吸附脱除效果，比较典型的有活性炭、分子筛、介孔氧化硅和金属有机骨架材料等。

作为一类重要的材料，磁性纳米复合材料近来已经引起广泛关注^[9-11]。在使用外部磁场时可以将它们很方便的从液相中回收出来，相比于过滤和离心操作无疑大大降低了操作成本。除了磁响应特性外，还可以引入各种官能团来构建更复杂的多功能材料，使其在催化、生物医学、数据存储和环境修复方面具有很大的应用前景。以Xu的工作为例^[12]，他通过一步晶种生长法合成了Au@Co核#8212;壳结构纳米颗粒。所得的磁性可再循环Au@Co纳米颗粒对氨硼烷的水解脱氢显示出优异的催化活性和长期稳定性。Li和合作者^[13]报道了由氧化铁核、聚合物壳以及酶涂覆表面组成的三组分微球的合成。他们的结果表明，获得的纳米生物催化剂在不对称氧化中具有高活性，并且活性在循环11次后仍可以保持。Yuan的课题组^[14]通过在磁性核上形成氨基基团来制备用于吸附重金属离子（例如Pb² 、Cu² 和Cd ² ）的纳米颗粒。通过磁分离可以容易地将纳米颗粒从水溶液中分离出来。对多功能磁性纳米复合材料的开发已经取得了令人兴奋的进展，其在液相中的各种应用是非常有希望的。考虑到运输燃料通过吸附进行的深度脱硫是在液相中进行的，那么如果吸附剂具有磁性，吸附剂的分离和再循环将会则变得相当方便。磁吸附剂的应用将使脱硫工艺更加高效并且可以降低操作成本。然而，到目前为止，关于用于深度脱硫的磁性吸附剂的报道非常少。

本实验室在磁性纳米材料用于深度脱硫方面已做了大量的工作。

蒋文娟博士^[15]首次设计了一种高效、可控的蒸汽诱导还原法，成功地利用甲醛/水蒸汽在较为温和的条件下将载体上负载的氧化铜还原成氧化亚铜，得到对乙烯、乙烷体系分离效果良好的络合吸附剂。在此研究基础上，在谈朋博士的指导下^[16]，本论文使用蒸汽诱导还原法制备了HKUST-1/Fe₃O₄磁响应型脱硫吸附剂，具有较好的脱硫性能。

谈朋博士^[17]合成了一种磁响应、核壳结构的π络合吸附剂并应用与燃料油的深度脱硫。扫描电镜与透射电镜结果显示，吸附剂的形貌为核壳结构圆球，具有吸附活性的Ag 高度分散于介孔氧化硅的孔道内。比表面积与孔径通过 77 K 下氮气吸附脱附曲线测得，结果显示吸附剂比表面积较高，孔道结构规整。脱硫测试结果显示，吸附剂对噻吩具有优秀的吸附性能，并且通过外在磁场可以实现吸附剂便捷、高效地分离。六次循环后饱和吸附量未见下降。

谈朋博士^[18]合成了磁响应核壳结构微球#8212;Fe₃O₄@C，包括磁铁矿核和厚度可在47nm至97nm范围内调节的碳壳，用于吸附芳族硫和氮类化合物。源自间苯二酚#8212;甲醛聚合物的碳壳具有大量层状结构的孔道，这使得其在尽管没有任何金属活性位点的情况下仍可以在捕获芳族硫和氮化合物中具有较高活性。再生吸附剂在六个循环后仍显示出与新鲜吸附剂相当的良好吸附能力。

在原有工作的基础上，本论文准备采用外加诱导磁场的形式，将已合成的磁球颗粒诱导成棒状，同时对其表面进行生长金、银等纳米颗粒的尝试，并包覆多孔硅，以获得更好的吸附脱硫性能。对于磁球体系，在其表面生长纳米金属颗粒的研究已经有相关报道，例如Wang L等^[19]成功合成了和壳结构的Fe₃O₄@Au材料，Chi Y等成功将Ag纳米颗粒生长在Fe₃O₄@SiO₂表面。

参考文献