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蒸汽诱导还原方法制备Cu(I,II)-BTC及其吸附脱硫性能研究开题报告

 2020-07-05 17:41:33  

1. 研究目的与意义(文献综述包含参考文献)

由于cu(i)具有无毒、功能性强、价格低廉等特点,因此被广泛应用于吸附分离、催化、传感等领域。各国研究者致力于在各种载体(如分子筛、氧化硅、氧化铝和金属有机骨架材料)构筑一价铜位。cu(i)的引入载体上的途径主要有两种:①、直接引入cu(i);②、间接引入二价铜盐再还原成cu(i)。直接引入方法一般是利用热分散法。热分散的盐类物质的选择需要考虑盐类的熔点高低,一般盐类熔点低于1000oc是较为合适,如氯化亚铜(熔点420 oc),但是这种方法不适用与热稳定性比较差的载体,比如金属有机骨架材料(mofs)。间接引入方法包括固相研磨和浸渍法,固相研磨很难保证cu(i)在载体上均匀分散,浸渍法相对时间比较长。关于将载体上cu(ii)的还原方法主要有两种:一种是使用还原气体,常用的还原剂有氢气和一氧化碳等;另一种为在惰性气体氛围或真空条件下的高温自还原法,还原温度在400~900℃。

早期naccache等创新地使用co气体将cu(ii)-y在400℃还原为cu(i)-y。随后,许多研究者也采用该方法将y型或x型分子筛与cu2 交换,制得cu(i)-分子筛络合吸附剂。岑沛霖等首先将nay分子筛与二价铜离子交换,再利用乙烯的还原性将载体上的二价铜离子还原为cu(i),由此制得一种cu(i)络合吸附剂,并用乙烯/乙烷混合体系评价了所得吸附剂的吸附性能。李忠等利用醋酸铜会分解为氧化亚铜的性质,采用浸渍法将醋酸铜负载于活性炭上之后进行焙烧而制备得到负载型cu2o/活性炭吸附剂。我们课题组在前期工作中已经报道了一种cu2o负载量较高的cu2o/sba-15吸附剂,利用原粉sba-15与cu(no3)2通过固相研磨后在空气中焙烧得到cuo/sba-15,然后再在惰性气氛下、700℃自还原得到吸附剂cu 2o/sba-15,还原率约为55 %。

综合上述方法,我们发现,传统的还原方法将载体上cu(ii)还原为cu(i)均存在还原温度高、还原过程不易控制、还原时间较长和cu2o产率低等缺点,并且高温自还原的方法并不适用于热稳定性比较差的材料,如mofs,因为一般到达300 oc以上后,mofs的自身骨架结构就会坍塌。

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2. 研究的基本内容、问题解决措施及方案

本课题研究和解决的问题:主要以合成以金属有机骨架为载体,Cu2O为活性组分的Cu(I,II)-BTC络合吸附剂材料,并测试其脱硫性能为侧重点。由于金属有机骨架是一种具有高比表面积和较大孔体积的新型多孔材料,首先在吸附分离方面具有很大的应用前景,而Cu2O作为一种铜源丰富成本又比较低的金属氧化物,能作为活性位应用在很多方面。但是由于金属有机骨架本身不具有很好的热稳定性和化学稳定性,大量研究报道的高温自还原以及利用各种还原剂还原制备Cu2O的方法,当以金属有机骨架作为载体时并不适用。所以如何利用本课题组的蒸汽诱导还原方法,使的能够保证金属有机骨架结构稳定的情况下将Cu(II)成功还原成Cu(I)并对其进行脱硫性能测试是本课题研究的关键。

本课题的研究手段:制备HKUST-1,并将含有二价铜的材料在聚四氟乙烯高压釜中利用甲醇蒸汽进行还原,从而得到Cu(I,II)-BTC吸附剂。此外,调整还原时间,从而得到还原量不同的Cu(I,II)-BTC。然后对Cu(I,II)-BTC进行了XRD、IR、TEM、SEM、UV#8722;vis等一系列的表征,最终在脱硫方面预期获得良好的应用。

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