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环境学院博士生黄岩在含硫气体净化领域取得进展

作者: 来源: 日期:2019-11-28 20:03:22 人气:

近期,雷速体育王睿教授课题组研究成果“Highly selective separation of H2S and CO2usinga H2S-imprinted polymers loaded ona polyoxometalate@Zr-based metal–organicframework with a core–shell structure at ambienttemperature(基于多金属氧酸盐@MOFs的核壳结构H2S印迹聚合物的构筑及其在常温下对H2S和CO2的选择分离性能)”在学术期刊Journal of Materials Chemistry A(IF=10.733,工程技术类一区顶级期刊)上发表,山东大学为独立通讯作者单位,王睿教授为通讯作者,博士研究生黄岩为第一作者。

H2S和CO2是工业上常见且性质相似的酸性气体,两者动力学直径分别为3.6Å和3.3Å,非常接近。因此,传统的吸附剂通过简单的物理吸附或酸碱反应不能实现两者的有效分离与H2S的高效脱除。并且在工业生产中,这些酸性气体的存在,尤其是硫化氢的存在,会增加天然气、合成气等向有价值的能源或化学产品转化的成本。为了达到保碳除硫、避免吸附剂的浪费和减少再生过程的能耗,开发能够有效选择硫化氢的吸附材料,从工业气体中选择去除硫化氢是工业生产的第一步。而现有的脱硫剂仍有一些客观存在的问题需要改善,如硫容较小、不易再生、选择性有待提高以及硫资源的回收等,这些指标不仅决定了脱硫剂的脱硫效率与使用寿命,也是硫化氢脱除的实验室理论研究走向实际应用过程中面临的问题与挑战。针对以上问题,王睿教授课题组采用一步水热合成法,在磷钼酸(PMo12)中合成出PMo12@Zr-MOFs(UiO-66),以此为载体,通过表面印迹聚合技术巧妙地将硫化氢分子印迹聚合物(H2S-MIPs)与杂多酸、MOFs三者结合起来,以MOFs为支柱,使其“内外兼修”,制备出核壳结构的PMo12@UiO-66@H2S-MIPs功能材料,发现该吸附剂在常温条件下不仅具有良好的脱硫性能(吸附量可达到24.05 mg/g)、H2S/CO2选择分离性能、再生性能,而且能将硫化氢转化为硫单质,实现了硫资源的回收。该研究首次报道了硫化氢分子印迹聚合物的制备,拓宽了分子印迹技术在气体分离领域的应用;揭示了固相杂多酸对硫化氢的脱除性能及脱除机理,使杂多酸在硫化氢脱除领域的应用条件有所突破,对于杂多酸脱除硫化氢研究是一种全新的补充;首次将分子印迹聚合物、多金属氧酸盐和MOFs三者有机结合起来,优势互补、发挥所长,从而实现在脱硫领域的新突破。

王睿教授课题组一直致力于印迹聚合功能材料在资源回收方向的研究,取得了很多成果:在Journal of Materials Chemistry A(IF=10.733)Chemical Engineering Journal(IF=8.355)Journal of Cleaner Production(IF=6.395)Industrial &Engineering Chemistry Research(IF=3.375)Aerosol and Air Quality Research(IF=2.735)Current Organic Chemistry(IF=2.029)期刊上发表了多篇SCI论文;授权发明专利一项(CN 107694536 B)。其研究工作得到了国家自然科学基金面上及国际合作、中国石油科技创新基金、山东省自然科学基金等项目资助。


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