镁法脱硫是目前我国中小型工业锅炉常用的烟气处理工艺,而将亚硫酸镁催化氧化成硫酸镁是镁法脱硫至关重要的一步,镁法脱硫催化剂的研究是目前的热点问题。在近年来发展起来的催化材料中,MOF-衍生的多孔纳米材料具有更窄的孔隙体积、特定的拓扑结构和材质属性及形态上的多变性,在镁法脱硫催化及其它工业催化领域具有较大的应用潜力。本文以六水合氯化钴为中心离子,4,4’-联吡啶作为有机配体,通过浸渍、高温碳化一系列方法制备合成了MOF-衍生物纳米材料,作为催化氧化亚硫酸镁的催化剂。实验首先通过配体与金属离子进行配位研究,按照中心离子与有机配体的不同配比来进行合成,从而筛选出最优配比,确定Co-MOF材料的最佳制备条件,再将最佳条件制备出的Co-MOF材料进一步制备Co基碳纳米材料,进行动力学实验研究。在模拟工况的条件下,研究了催化剂对亚硫酸镁催化氧化的宏观反应动力学,得到了相关参数:催化剂浓度、氧分压的反应分级数分别为0.360和0.337,pH在9.0左右时催化速率最大,通过阿仑尼乌斯定律计算其催化反应的表观活化能为10.20 KJ/mol。但脱硫浆液中不仅包含亚硫酸镁,还包含重金属Hg²⁺,会造成二次污染,为了研究MOF-衍生物作为吸附剂的吸附性能,我们进行了MOF-衍生物去除脱Hg²⁺实验,通过对Hg²⁺吸附过程的热力学和动力学实验研究得出MOF-衍生物是高效去除Hg²⁺的吸附剂。本课题对MOF-衍生物催化剂进行了物化性质的表征。其中,通过BET可以观察催化剂的比表面积、孔容以及孔径的分布特征;利用SEM扫描电镜考察了催化剂的表观形态,结构特点等;利用TEM分析了催化剂内部的结构;通过XPS谱图得到催化剂中钴、碳、氮的存在形态,探讨了催化剂组成元素的形态结构;通过IR红外光谱判断了MOF-衍生物的成键方式。本实验对MOF-衍生物催化剂的回收重复利用性进行了研究,实验数据结果表明,随着回收次数的增多,亚硫酸镁的氧化速率逐渐降低,从0.092 mmol·L^-1逐渐降低到0.052 mmol·L^-1的;回收催化剂的氧化速率不相同且氧化速率较低,但MOF-衍生物中钴离子依旧具有催化效应,且其结构相对稳定。因此MOF-衍生物催化剂仍可重复利用。