燃料油品中硫化物形成超分子的结构与作用机制研究

Based on the existence types of sulfides in fule and the researchs of supramolecular chemistry,this proposal will mainly research the supramolecular structure and forming mechanism of modified β-cyclodextrin with the different sulfides in fuel. The stability constants and thermodynamic parameters of supramolecular complexes, which are formed by different sulfides and supramolecular hosts,and the mechanism of the formation of supramolecular complexes will be studied experimently and theoretically by UV spectrum and calorimetry. It also investigats the complexation abilities of supramolecular hosts with different sulfides, and the nonbonding interactions and the structure of supramolecular aggregates.The structure models of supramolecular inclusions formed by the modified β-CD with different sulfides will be also establised.Solving these problems can play an important role on the understanding of the supramolecular structure of sulfides and provide new ideas and methods for fuel desulfurization. This subject has important theoretical innovations.

结合燃料油品中硫化物的存在形态及超分子化学研究，本课题主要研究修饰的环糊精与油品中硫化物形成超分子的结构及其作用机制。通过紫外光谱测定不同硫化物与超分子主体形成超分子包合物的稳定常数以及通过量热法测定热力学参数，从理论上研究形成超分子的作用机制；探讨超分子主体与各类有机硫化物的包合能力大小，研究非键相互作用的强弱以及形成分子聚集体的结构；建立修饰的β-CD与不同硫化物形成超分子包合物的结构模型。解决这些问题，对认识燃料油品中硫化物形成超分子的结构具有重要作用，并可以提供全新的油品脱硫思路和方法。具有重要的理论创新意义。

燃料油品中的硫化物若能形成超分子结构，将对硫化物的脱除思路产生重要影响。结合燃料油品中硫化物的存在形态及超分子化学研究，项目主要研究了修饰的β-环糊精（甲基-β-环糊精、羧甲基-β-环糊精和羟丙基-β-环糊精）与油品中硫化物形成超分子的结构及其作用机制。通过紫外光谱法测定了不同硫化物与3种修饰的β-环糊精形成超分子包合物的稳定常数以及包合过程的热力学参数，同时考察包合温度、包合时间、主客体浓度等因素对超分子包合物稳定性的影响。首次证明燃料油品中的硫化物可与修饰的β-环糊精发生包合作用，并形成包合比为1:1的超分子包合物；包合过程可自发进行，分为熵驱动和焓驱动两种情况；包合温度是影响包合物稳定性的主要因素。同时结合对包合物的结构分析，提出了修饰的β-环糊精与硫化物形成超分子的结构模型和作用机制。为更深入认识环糊精与硫化物的包合机制，设计并合成了系列β-环糊精基超分子主体新材料，包括β-环糊精复合材料和β-环糊精聚合材料。利用修饰的β-环糊精和β-环糊精基超分子主体新材料，初步探讨了基于超分子包合作用原理的油品脱硫新方法，初步找到了生物基环保脱硫新材料。此外，针对燃料油品中的氮化物（苯胺、吡啶、喹啉和吲哚），首次研究了它们与β-环糊精、柱芳烃的包合作用，发现β-环糊精、柱芳烃均与氮化物形成包合比为1:1的超分子包合物；β-环糊精可实现对氮化物的有效脱除，为油品清洁脱氮提供了一条新思路。项目研究对认识燃料油品中硫化物（氮化物）形成超分子的结构和作用机制具有重要指导性价值，创造性地提出了基于超分子包合作用原理的油品脱硫（脱氮）的全新思路和方法，拓展了超分子化学在石油化学领域中的应用。不仅具有重要的理论创新意义，而且具有重要的现实应用意义。