综述：金属有机框架在吸附脱硫中的应用进展、新趋势与未来展望

本综述系统探讨了金属有机框架（MOFs）在吸附脱硫（ADS）领域的最新研究进展，重点分析了其通过可调控孔结构、高比表面积及路易斯酸位点实现高效硫化物去除的机制，并展望了MOF材料在低温高选择性脱硫和高价值油品精制中的应用潜力。

　　

引言

化石燃料中的硫主要以游离态硫或硫化合物形式存在，包括无机硫化物（如H₂S、COS、CS₂）以及噻吩类衍生物（如苯并噻吩(BT)、二苯并噻吩(DBT)等）。这些化合物在燃烧过程中转化为有毒硫氧化物(SO_x)，对环境与人类健康造成严重威胁。传统加氢脱硫（HDS）技术虽能有效去除简单硫化物，但对 refractory sulfur species（如DBT及其烷基衍生物）的去除效率有限，且存在反应条件苛刻、能耗高、导致烯烃饱和等问题。吸附脱硫（ADS）因操作简单、无需氢气、环境友好等优势，成为超深度脱硫的重要替代技术。

吸附脱硫机制

ADS主要通过物理吸附和化学吸附两种机制实现硫化物去除。物理吸附依赖于范德华力、孔径筛分效应和氢键作用，而化学吸附涉及酸碱相互作用、配位键形成及π络合作用。MOFs因其可功能化的孔道结构和丰富的金属位点，可通过多重协同机制增强对硫化物的选择性吸附。

影响吸附效能的关键因素

MOFs的吸附性能受多种因素调控：

1. 1.
   孔结构特性：孔径尺寸需与目标硫分子动力学直径匹配，微孔结构有利于低浓度硫化物的扩散与捕获；
2. 2.
   表面化学性质：引入含氮/氧官能团或金属空位可增强路易斯酸位点与硫原子的电子相互作用；
3. 3.
   金属中心特性：开放金属位点（如Cu(II)、Zn(II)）与硫化物形成强配位键，显著提升吸附容量；
4. 4.
   外部操作条件：温度、压力及燃料组成（如芳烃竞争吸附）直接影响吸附动力学与平衡容量。

MOFs在吸附脱硫中的应用

1. 1.
   纯相MOFs材料：如ZIF-8、MIL-101、UMCM-150等通过精确调控孔道环境，对噻吩类硫化物表现出高吸附选择性（尤其是对4,6-DMDBT）；
2. 2.
   MOF衍生碳基材料：热解MOFs制备的碳材料兼具高比表面积和均匀分散的金属活性位点，可通过分子筛分和化学吸附协同提升脱硫效率；
3. 3.
   MOF构建复合材料：通过嫁接官能团、负载金属纳米粒子或与介孔材料（如SBA-15）复合，可增强材料稳定性和再生性能，例如ZIF-8/SBA-15复合材料实现了酶分子高效固定与硫化物深度去除。

挑战与展望

当前MOFs在ADS中面临三大挑战：

1. 1.
   吸附剂再生性能不足，多次循环后结构稳定性下降；
2. 2.
   规模化生产成本高，难以与廉价传统吸附剂（如活性炭）竞争；
3. 3.
   复杂燃料体系中多组分竞争吸附机制尚不明确。
   未来需聚焦于设计多级孔MOFs、开发绿色合成路线、深化构效关系研究，推动MOFs在高端燃料精制领域的实际应用。

结论

MOFs凭借其可定制的结构与功能优势，在ADS领域展现出巨大潜力。通过理性设计孔道环境与活性位点，结合多种吸附机制协同作用，MOFs材料有望实现超低硫燃料的高效、经济制备，成为传统脱硫技术的重要补充。