毕业时间：2017年6月（硕士）

毕业去向：太仓市应急管理局

导师：史权 教授

学科专业：化学工程与技术

研究方向：化学工艺

 

学位论文题目

石油非卟啉的存在形态

Molecular Composition of Petroleum Non-porphyrin

 

论文摘要

石油中镍、钒化合物的存在形态是石油化学领域的研究难点之一。钒卟啉和镍卟啉是石油中最常见也是最早被研究的镍、钒化合物。一般认为镍、钒卟啉是由植物体中的叶绿素和动物体中的血红素在复杂的地质条件下转化而成，其化学组成分布具有非常重要的地球化学意义。

利用紫外-可见光谱对镍、钒卟啉进行定量时，发现以卟啉形式存在的镍、钒元素只占石油中镍、钒总金属元素含量的20~50%。其余在紫外-可见光谱下没有特征吸收峰的镍、钒化合物，被定义为“非卟啉”。对于这部分镍、钒化合物，目前缺乏有效的表征手段，对其研究限于平均结构层面，无分子层次的信息，学者们也从未鉴定出过任何一种非卟啉，这就制约了脱金属催化剂的设计与优化。

本文以甲酸铵为促电离剂，利用傅立叶变换离子回旋共振质谱（ESI FT-ICR MS）在正离子模式下，检测到了非卟啉富集组分中含有成系列的常规卟啉，证明了一部分非卟啉的本质仍是卟啉。同时结合高温气相色谱-原子发射检测器联用仪（GC-AED）对非卟啉富集组分的亚组分进行分析，证明了部分非卟啉的本质是卟啉与沥青质间的相互作用的结果。

在甲醇萃取组分中发现了多配位的卟啉，并证明了多配位卟啉的形成会改变卟啉本身的质谱信号以及紫外特征吸收峰位置。在此发现的基础上，提出了关于非卟啉存在形态的假说，并推测了非卟啉既没有特征吸收峰又没有质谱响应的原因。同时通过对非卟啉富集组分进行甲磺酸脱金属实验，并对脱金属产物进行质谱分析，进一步证明了假说的合理性。

在沉积物中发现了铁卟啉，并对铁卟啉中铁的价态进行了分析，证明了铁卟啉中的铁为+3价，为石油卟啉的地质演化机理研究提供了分子组成证据。

关键词：钒卟啉；非卟啉；傅立叶变换离子回旋共振质谱；高温GC-AED；配位

 

发表学术论文

1. [1]吴洋洋, 郑方, 卢金成, 史权. 石油中部分“非卟啉”钒化合物的形态分析. 石油学报(石油加工) 2020;36(5):1003–10

2. [2]Zheng F, Hsu CS, Zhang Y, Sun Y, Wu Y, Lu H, Sun X, Shi Q. Simultaneous detection of vanadyl, nickel, iron, and gallium porphyrins in marine shales from the eagle ford formation, south texas. Energy Fuels 2018;32(10):10382–90
   https://doi.org/10.1021/acs.energyfuels.8b01728