西安建大周军教授团队在国际期刊发表最新研究成果

近日，我校化学与化工学院周军教授“碳基能源绿色开发利用强基教授团队”在燃油脱硫方向取得重要进展。研究成果以“Defect-Mediated Synergistic Effect of POM/UiO-66(Zr) Host-Guest Catalysts for Robust Deep Desulfurization at Ambient Temperature（缺陷调节POM与UiO-66(Zr)主客体催化剂的协同效应实现室温下深度脱硫）”为题在材料科学领域国际著名期刊《Small》（2022年影响因子为15.153，SCI一区TOP期刊）上在线发表。论文第一作者兼通讯作者为化学与化工学院青年教师叶干，张秋利教授、周军教授为共同作者。西安建筑科技大学为该论文第一完成单位。

燃油脱硫是获取清洁能源不可或缺的工艺过程。与工业上常用的加氢脱硫工艺相比，氧化脱硫可以在温和的条件下除去燃料油中难降解的含硫分子，成为一种极具发展前景的深度脱硫技术。主客体材料因其独特的结构，在燃油脱硫过程中通常表现出优越的催化性能。然而，目前的研究只关注客体的催化性能，而主体的贡献通常被忽略，尤其是主体与客体间特殊关系仍不明确。

基于此，作者团队用不同方法制备了具有不同缺陷密度的三种类型UiO-66(Zr)，并利用UiO-66(Zr)的窗口打开与闭合过程将多金属氧酸盐（POM）封装到其笼内。POM和UiO-66(Zr)在室温下的脱硫性能均较差，而POM/UiO-66(Zr)主客体材料的脱硫效率随着主体UiO-66(Zr)缺陷密度的增加从0.34mmolg^-1h^-1迅速提高到10.43mmolg^-1h^-1。其中，具有最多缺陷主体的PW/UiO-66(Zr)在室温下可实现快速脱硫，在少量氧化剂（H₂O₂）和萃取剂存在的条件下25min内可完全氧化移除1000 ppm S的含硫化合物。该催化剂的转化率（TOF）达到了620.0 h^-1，是目前报道催化剂中最高的。

实验和理论计算结果表明，UiO-66(Zr)中缺陷能调节主体与客体间的协同效应是氧化脱硫性能提高的主要原因。DFT计算证实主体中的缺陷越多分解H₂O₂的速率越快，是增强协同效应的主要因素；UiO-66(Zr)缺陷位点上的终端OH/OH₂可分解H₂O₂成OH，随后转移到POM上形成更稳定的过氧物种是氧化脱硫反应的决速步。

期刊链接：

https://onlinelibrary.wiley.com/journal/16136829

论文链接：

https://doi.org/10.1002/smll.202301035

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出品：党委宣传部来源：化学与化工学院编辑：王俊  翔子

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