β-环糊精包合有机硫化物的基础研究

论文摘要

随着环保要求的日益提高,新型轻质油品脱硫技术的研究越来越重要。本文创新性提出了以分子识别方法脱除硫化物的设想,并首次系统地研究了β-环糊精（β-CD）主体分子与一系列有机硫化物客体分子的包合作用以及影响因素。在理论研究上丰富了超分子化学的内容,在应用研究方面拓宽了轻质油品脱硫技术的研究范围。对于自身不含发色团的有机硫化物如脂肪族硫醇、硫醚及二硫化物等,选用酚酞作为光谱探针,利用竞争光谱法研究了它们与β-CD的包合作用。发现β-CD对正构硫醇的包合能力随碳原子数的增加而增强,对异构化硫醇的包合能力强于对正构硫醇的包合。对于不同类型的有机硫化物,β-CD的包合能力为:二乙基二硫化物>二乙基硫醚>正丁硫醇。升高温度更有利于β-CD与硫醇、硫醚类硫化物的包合,包合是自发的、吸热的、熵驱动过程。对于自身含有发色团的有机硫化物如苯硫酚、噻吩、苯并[b]噻吩及二苯并噻吩等,与β-CD的包合作用利用直接光谱法进行了研究。β-CD对它们的包合能力依次为:苯硫酚>噻吩>二苯并噻吩>苯并[b]噻吩,且升高温度均对包合不利,包合是自发的、放热的、焓驱动过程。通过有机硫化物与β-CD的包合机理分析发现,主-客体分子大小尺寸的匹配性决定进入β-CD空腔的客体分子种类,而客体分子的极性影响客体分子与β-CD包合的稳定性。氢键作用、范德华力、疏水作用及偶极-偶极静电作用等协同作用于包合过程。对于硫化物-石油醚体系,由于β-CD可以包合石油醚中的烃组分,造成β-CD对硫化物的识别选择性较差,包合率较低。而β-CD水溶液对硫化物的包合实验表明,β-CD对水溶液中的硫化物有较好的识别包合能力,包合方式、包合时间、β-CD水溶液浓度及硫醇的初始浓度等是影响包合作用的因素。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 第1章 前言
• 1.1 选题的背景及意义
• 1.2 轻质油品中硫化物的脱除研究及工艺进展
• 1.3 环糊精化学及其研究进展
• 1.3.1 环糊精的结构及性质
• 1.3.2 环糊精化学的发展历程
• 1.4 包合物的分析研究方法——紫外-可见分光光度法
• 1.4.1 直接紫外-可见吸收光谱法
• 1.4.2 竞争光谱（替代光谱）法
• 1.5 论文目的及内容
• 1.5.1 论文的目的
• 1.5.2 论文的研究内容
• 1.5.3 实验试剂与分析方法
• 第2章 竞争光谱法研究β-CD 与有机硫化物的包合作用
• 2.1 实验方法
• 2.1.1 溶液的配制
• 2.1.2 包合时间的考察
• 2.1.3 β-CD 与正戊醇的包合作用考察
• 2.1.4 温度的影响考察
• 2.1.5 主体β-CD 浓度对包合效果影响的考察
• 2.2 包合时间对体系吸光度的影响
• 2.2.1 时间对纯酚酞体系吸光度的影响
• 2.2.2 包合时间对酚酞与β-CD 包合的影响
• 2.2.3 包合时间对硫化物、酚酞与β-CD 竞争包合的影响
• 2.2.4 竞争包合实验条件的选择
• 2.3 酚酞与β-CD 的包合作用研究
• 2.3.1 酚酞与β-CD 的包合
• 2.3.2 温度对酚酞与β-CD 包合作用的影响
• 2.4 竞争光谱法用于硫化物包合研究的可行性探讨
• 2.5 β-CD 与正构硫醇的包合作用研究
• 2.5.1 正构硫醇适宜加入浓度的考察
• 2.5.2 温度对β-CD 与正构硫醇包合作用的影响
• 2.5.3 主体β-CD 浓度对β-CD 与正构硫醇包合作用的影响
• 2.6 β-CD 与异构硫醇的包合作用研究
• 2.6.1 异构硫醇适宜加入浓度的考察
• 2.6.2 温度对β-CD 与异构硫醇包合作用的影响
• 2.6.3 主体β-CD 浓度对β-CD 与异构硫醇包合作用的影响
• 2.7 β-CD 与硫醚、二硫化物的包合作用研究
• 2.7.1 硫醚、二硫化物的适宜加入浓度考察
• 2.7.2 β-CD 与硫醚、二硫化物的包合研究
• 2.7.3 温度对β-CD 与二乙基硫醚包合作用的影响
• 2.7.4 主体β-CD 浓度对β-CD 与硫醚、二硫化物包合作用的影响
• 2.8 小结
• 第3章 直接光谱法研究β-CD 与有机硫化物的包合作用
• 3.1 含有发色团有机硫化物与β-CD 包合平衡时间的考察
• 3.1.1 噻吩与β-CD 的包合平衡时间研究
• 3.1.2 苯硫酚与β-CD 的包合平衡时间研究
• 3.1.3 苯并[b]噻吩与β-CD 的包合平衡时间研究
• 3.1.4 二苯并噻吩与β-CD 的包合平衡时间研究
• 3.1.5 吡啶与β-CD 的包合平衡时间研究
• 3.2 含发色团有机硫化物适宜加入浓度的考察
• 3.2.1 苯硫酚适宜加入浓度的考察
• 3.2.2 噻吩适宜加入浓度的考察
• 3.2.3 苯并[b]噻吩适宜加入浓度的考察
• 3.2.4 二苯并噻吩适宜加入浓度的考察
• 3.2.5 吡啶适宜加入浓度的考察
• 3.3 温度对β-CD 包合含发色团有机硫化物的影响
• 3.3.1 温度对苯硫酚与β-CD 包合的影响
• 3.3.2 温度对苯并[b]噻吩与β-CD 包合的影响
• 3.3.3 温度对二苯并噻吩与β-CD 包合的影响
• 3.3.4 温度对吡啶与β-CD 包合的影响
• 3.4 溶液pH 值对包合作用的影响
• 3.5 小结
• 第4章 β-CD 包合有机硫化物机理分析
• 4.1 β-CD 包合有机硫化物机理探讨
• 4.1.1 主、客体分子大小的匹配性
• 4.1.2 客体分子的几何形状和空间效应
• 4.1.3 客体分子的极性
• 4.1.4 氢键及相互作用力
• 4.2 小结
• 第5章 β-CD 包合不同液相体系中硫化物的探讨
• 5.1 β-CD 包合石油醚中硫化物的探讨
• 5.1.1 正丙硫醇-石油醚体系考察
• 5.1.2 苯硫酚-石油醚体系考察
• 5.1.3 正辛硫醇-石油醚体系考察
• 5.2 β-CD 包合水中硫化物的探讨
• 5.2.1 实验方法及条件的选择
• 5.2.2 硫醇浓度对反抽提效果的影响
• 5.2.3 主体β-CD 浓度对反抽提效果的影响
• 5.2.4 不同有机硫化物对反抽提效果的影响
• 5.3 小结
• 第6章 结论与创新点
• 参考文献
• 致谢
• 个人简历、在学期间的研究成果