氮掺杂多孔碳在燃料油吸附脱氮中的应用开题报告
2020-07-06 18:13:39
1. 研究目的与意义(文献综述包含参考文献)
近几个世纪以来,空气污染对人类健康和生态系统造成了无法弥补的伤害,引起了公众的广泛关注。原油天然含有高浓度的含氮化合物(nccs)[1, 2]。这些主要存在于液相中的ncc可以归类为两大类。第一类包括通常为碱性的六元环,例如吡啶(py),喹啉(qui),四氢喹啉(thq)和吖啶(acr)。第二类包括通常为中性的五元n-杂环,例如吡咯(pr1),吲哚(ind)和咔唑(car)及其衍生物。世界卫生组织提出了一条限制二氧化氮暴露于空气的指导方针。根据世界卫生组织的指导方针,其年排放量应限制在40μg/m3以下,并且在任一小时内,其值不应超过200μg/m3[2]。此外,nccs的另一个问题是它们会通过与各种含硫化合物(sccs)竞争活性位点而阻碍催化加氢脱硫(hds),并最终降低催化活性[3, 4]。因此,在开展hds工艺之前,清除nccs是首要任务。
目前,脱氮技术主要有加氢脱氮技术和非加氢脱氮技术。加氢脱氮工艺效果较好,但该工艺不仅需大量氢气且操作费用和设备投资也很高。非加氢脱氮过程包括吸附脱氮、溶剂精制、酸精制、络合脱氮、微波脱氮、生物脱氮、氧化萃取等[5]。吸附脱氮(and)技术被认为是从燃料中去除nccs最有前途和最经济的过程,因为adn在温和条件下执行并且不需要氢气,高温和高压[6]。目前对于液态燃料的adn进行了大量研究,ahmed和合作者研究了通过氨基官能化的mofs从燃料油中除去吲哚[7];misra和合作者研究了功能化聚合物对模型油的脱氮能力[8];seo的课题组研究了使用具有游离羧酸基团的金属-有机骨架从模型油中吸附脱除含氮化合物[9];mohammadian和合作者[10]通过铜和铈改性中孔材料(msu-s)实现模型燃料的吸附脱氮;本实验室谈朋博士后利用干凝胶转化法制备磁响应hkust-1/fe3o4复合材料,实现深度脱氮[11]。
多孔碳材料由于具有表面化学惰性、高机械稳定性、良好的导电性以及大的比表面积和孔体积等特点,在co2吸附[12]、储氢[13]、催化[14]以及燃料电池[15]等领域显示出巨大的应用潜力。大量研究表明,通过掺杂氮原子对多孔碳材料进行功能化,可强化多孔碳材料固有的优异性能并赋予其新功能,从而拓宽其在各领域的应用范围。n掺杂的多孔碳(npc)成本低,孔隙率高,而且具有很好的化学和热稳定性。以ren[12]的工作为例,他们报道了在n2氛围中用koh作为活化剂通过热解微孔聚吲哚制备氮掺杂多孔碳,所得碳材料的氮含量和结构性质可以通过koh含量和热解温度来调节。通过精确的控制表面极性和多孔结构,特别是微孔体积,实现对co2的高效捕获。zhan等[14]使用廉价和土壤丰沃的藻类多糖作为原料开发了掺杂在n掺杂多孔碳基质中的co3o4 / co活性物质,作为析氢和还原反应的高效催化剂。alkarmo等[15]利用连续的n掺杂多孔碳网络作为锂离子电池的高性能电极,电化学测量结果表明npc在锂离子电池中具有很好的性能。
2. 研究的基本内容、问题解决措施及方案
本课题要解决的问题:
1、合成2,4,6-三氯甲基均三甲苯(tcm)。
2、合成氮掺杂多孔碳(npcs)。