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[中国科技网]这种高效稳定吸附剂制备技术,可助力减少汽车尾气硫化物排放

时间:2020-07-06 来源:ebet真人咪牌中国科技网 作者:杨芳、金凤 摄影: 编辑:王洁雯 上传:
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杨芳 科技日报记者 金凤

减少汽车尾气中硫氧化物的排放,可以减少酸雨形成。一价铜基吸附剂在燃料油深度脱硫和烯烃/烷烃分离中性能出色,具有良好的工业生产前景,但是一价铜在空气中易氧化成二价铜,导致一价铜基吸附剂的制备、储存和使用都需要隔绝空气,这不仅提高了吸附剂的成本,还严重阻碍了其实际应用的广度。ebet真人吸附分离技术研究所孙林兵教授团队通过调控吸附剂的微环境,解决了一价铜在空气中易氧化的瓶颈问题,能使其在空气中稳定存储6个月。日前,该研究的相关成果发表于国际权威学术期刊《自然·通讯》杂志。

通过镀饰疏水涂层提高一价铜的抗氧化性能?受访者供图

给一价铜基穿上一层‘防水衣’,破解吸附剂存放难题

一价铜基吸附剂价格低,而且其活性位和吸附质之间能产生特殊的络合作用,所以是一种吸附性能强、具有工业应用前途的吸附剂。但是其存储条件比较苛刻,必须隔绝空气,否则易跟空气中的氧气发生作用变成二氧化铜。

研究团队曾尝试通过阻碍氧气进攻一价铜位点来防止氧化,但收效甚微。“后来,我们发现一价铜基只有在氧气和水同时存在的条件下,才能在常温下发生氧化反应。”团队负责人、论文通讯作者孙林兵教授介绍说。当他们掌握了一价铜氧化“秘密”后,便独辟蹊径,通过调控一价铜改性Y分子筛的微环境,将吸附剂的表面性质从亲水调变为超疏水,阻碍水分子接触一价铜活性位,从而实现了在氧气存在的条件下一价铜基吸附剂的稳定。

“我们阻断了一价铜氧化必须的两个条件中的一个,也就是说给一价铜基穿上了一层‘防水衣’。”孙林兵形象地解释。

“普通吸附剂仅在2周内就完全丧失吸硫脱硫性能,但加了‘防水层’的一价铜基吸附剂在空气中能稳定存储6个月,这大大降低了存储成本,利于工业生产。”研究团队博士后、论文第一作者李玉霞说。

环境友好,具有良好的工业生产应用前景

使用一价铜基进行吸附分离,具有价格低、操作简便、高效稳定的优点。较之使用一价银等吸附剂进行工业分离,一价铜基价格低、吸附能力强;而较之催化加氢脱硫分离所需的高温高压严苛条件,一价铜基吸附分离可以在常温常压下进行。

“这样还不会降低汽油中的辛烷值。”孙林兵解释,高辛烷值汽油更能充分燃烧,抗爆性能好,发动机就可以用更高的压缩比。”

一价铜基吸附剂除了可以脱硫外,还可以应用到烯烃/烷烃分离中。作为化工原料的乙稀产量标志着一个国家基础有机化工的水平,而乙烯是从烯烃/烷烃混合物中分离出来的,因此一价铜基吸附剂在此大有作为。

课题组介绍,一价铜基吸附剂在诸如汽油、柴油等燃料中,可吸附芳香类硫化物,客观上阻断了含硫尾气的排放,从而达到绿色友好的功效。一价铜基吸附剂也能在烯烃/烷烃分离中选择性吸附烯烃,而不吸附烷烃,为烯烃类产品的生产提供高品质的原料。此外,一价铜基吸附剂也能在一氧化碳提纯分离中发挥作用。

一价铜基吸附剂对含水燃料油显示出优异的吸附脱硫性能,经过循环再生后吸附容量不减。“普通的一价铜基吸附剂循环后吸附容量下降至原来的3%,而我们穿了’防水衣’的一价铜基吸附剂却可以循环使用。”李玉霞说。

“经过循环再生后,吸附剂仍能恢复到原有的吸附容量。”孙林兵强调,该成果同时还提供了一种简单、高效高稳定性功能材料制备的新思路。


2020年7月4日《中国科技网》:http://www.stdaily.com/app/jiangsu/2020-07/04/content_969387.shtml?from=singlemessage