π络合作用力是一种弱化学作用力,发生在具有(n-1)d10ns0电子构型的过渡金属离子和具有π轨道的分子之间。过渡金属离子的最外层空s轨道与分子的π键形成正常的σ键,同时,金属离子的次外层d电子反馈到分子的π*反键轨道上,形成反馈π键,即σ-π键。π络合作用力强度是强于范德华力而弱于普通的化学键力,升高温度或降低压力就可以使π络合键断裂。因此基于π络合作用的吸附剂,不但有较高的吸附选择性,还具有良好的再生吸附性能。本论文通过溶胶-凝胶、常压干燥法制备了 Cu2O/SiO2气凝胶和Cu2O/SiO2-MxOy(M=Al或Ti)复合气凝胶,将其用作π络合脱硫吸附剂。通过静态平衡吸附实验、动态吸附实验考察了这三种π络合脱硫吸附剂对模拟汽油中噻吩与苯并噻吩的吸附性能、苯和环己烯对吸附噻吩及苯并噻吩性能的影响、再生吸附性能等,并采用XRF、XRD、SEM、BET、H2-TPR等表征手段,探究了这三种π络合脱硫吸附剂对噻吩与苯并噻吩的吸附机理及影响吸附性能的关键因素。得到主要结果如下。(1)在Cu2O/SiO2气凝胶对噻吩的静态平衡吸附脱硫性能研究中表明:Cu2O/SiO2气凝胶的静态平衡吸附符合Langmuir与Freundlich吸附等温式模型;在25或60℃下,Si/Cu摩尔比为50:1的Cu2O/SiO2气凝胶对噻吩具有最大的饱和吸附容量,分别为:15.2 mg S/g、13.6 mg S/g。(2)在Cu2O/SiO2气凝胶对噻吩及其衍生物的动态吸附脱硫性能研究中表明:Cu2O/SiO2气凝胶的优选还原温度和还原时间分别为180℃和4h。Si/Cu摩尔比为50:1的Cu2O/SiO2气凝胶对噻吩和苯并噻吩具有最大穿透吸附容量:4.8 mg S/g、5.8 mg S/g;考察Cu2O/SiO2气凝胶对噻吩和苯并噻吩的选择吸附性能。当模拟汽油中加入20 wt%苯时,噻吩和苯并噻吩的吸附容量降至50.00%和58.62%;模拟汽油中加入20 wt%环己烯时,噻吩或苯并噻吩的吸附容量降至56.25%和65.51%;优于相关文献报道的Cu(Ⅰ)Y与负载Cu+活性炭吸附剂对噻吩或苯并噻吩的选择吸附性能;Cu2O/SiO2气凝胶型π络合吸附剂具有较高的抗苯与环己烯竞争吸附性能。采用先苯后正庚烷洗脱的再生方法,五次再生后,其动态吸附噻吩的穿透吸附容量为新鲜吸附剂的42.75%;再生性能优于文献中报道的Cu+-SBA-15吸附剂。(3)在Cu2O/SiO2-MxOy(M=Al或Ti)复合气凝胶对噻吩及其衍生物的动态吸附脱硫性能研究中表明:Si/Al摩尔比为9:1的Cu2O/SiO2-Al2O3复合气凝胶对噻吩与苯并噻吩有最大穿透吸附容量:7.9mgS/g、9.2mgS/g。Si/Ti摩尔比为30:1的Cu2O/SiO2-TiO2复合气凝胶对噻吩和苯并噻吩有最大穿透吸附容量:11.6 mg S/g、12.7 mg S/g;考察Cu2O/SiO2-MxOy(M=Al或Ti)复合气凝胶对噻吩和苯并噻吩的选择性吸附性能。模拟汽油中加入20 wt%苯或环己烯后,其穿透吸附容量降至53%～70%,优于相关文献报道的Cu(Ⅰ)Y与负载Cu+活性炭吸附剂对噻吩或苯并噻吩的选择吸附性能;二类气凝胶型π络合吸附剂都具有较高的抗苯与环己烯竞争吸附性能。采用先苯后正庚烷的溶剂洗涤再生方法,五次再生后,Cu2O/SiO2-MxOy(M=Al或Ti)复合气凝胶的动态吸附噻吩的穿透吸附容量为新鲜吸附剂的50%左右;再生性能优于文献中报道的Cu+-SBA-15吸附剂。实验探索可知:Cu2O/SiO2气凝胶具备较好的吸附脱除噻吩类硫化物的性能;而在其制备基础上改性制备的Cu2O/SiO2-Al2O3和Cu2O/SiO2-TiO2复合气凝胶对噻吩和苯并噻吩的穿透吸附容量较Cu2O/SiO2气凝胶显著增大;这是由于在气凝胶骨架结构中引入Al或Ti有利于提高气凝胶的骨架结构,减少了 Cu的流失,增加了二类气凝胶型吸附剂内的π络合吸附活性(Cu+)位数目;且Al3+作为Lewis酸,增加了吸附剂表面的L酸中心活性位数量,通过酸碱吸附作用可以加强Cu2O/SiO2-Al2O3复合气凝胶对噻吩和苯并噻吩的吸附;而Ti4+能增加气凝胶内氧浓度,有利于Cu+在吸附剂内稳定存在,从而有利于Cu2O/SiO2-TiO2复合气凝胶吸附脱除模拟汽油中的噻吩和苯并噻吩。