固载型杂多酸催化剂在氧化脱硫中的应用

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燃油中含有的硫化物,燃烧所产生的SOx,不仅会对机体有损坏,还会对环境造成污染。近年来,这些问题尤为突出,所以世界各国都对油品中的硫含量提出了越来越严格的要求。传统的加氢脱硫能够脱除燃油中的绝大多数的硫化物,但是,对于稳定性较好的大分子有机物,则较难脱除,且操作条件苛刻。为此,各国都致力于研究新的脱硫方式。氧化脱硫(ODS)方式因其具有,反应条件温和、成本投入较少和操作简便等优点,而从众多脱硫技术中脱颖而出,成为研究热点。本论文结合许多研究工作者和课题组的研究工作,对以下几种固载型杂多酸催化剂进行研究:(1)聚合物分子刷甲基丙烯酸二甲胺基乙酯(PDMAEMA)功能化SiO2制备出磷钨酸(HPW)催化剂HPW-PDMAEMA-SiO2,并通过X-射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)、傅里叶红外光谱(FT-IR)、热重分析(TGA)和电感耦合等离子体原子发射光谱(ICP-AES)等一系列表征手段,对催化剂的结构、形貌进行了表征,证明了活性组分HPW成功的固载在载体上,并保持了其Keggin型结构。并且考察了催化剂HPW-PDMAEMA-SiO2在ODS过程中的最优反应条件是:反应时间2.5h,催化剂用量是0.1g/10ml模拟油,O/S摩尔比是12,反应温度是333K。在该反应条件下,二苯并噻吩(DBT)的转化率能到达100%,并且在循环使用6次之后,没有明显的活性物种HPW的溶脱,催化活性没有明显的降低。(2)采用简便的方法制备了HPW-NH2-MCM-41催化剂,经过一系列的表征可知HPW高度分散在氨基改性的MCM-41(NH2-MCM-41)载体上,并保持了MCM-41的介孔结构。该催化剂表现出较好的催化活性,在HPW的载量为20%,反应时间为2.5h,催化剂用量为20mg/10ml模拟油,O/S摩尔比为8,反应温度为333K的条件下,DBT的转化率能达到100%,显示出其非均相催化的潜力。回收使用5次之后,DBT的转化率仍较高。实现了深度脱硫及易于回收的目的。(3)采用一步合成的方法制备了HPW-SPC催化剂,经过XRD、FT-IR和TEM表征可知HPW高度分散在介孔硅层柱粘土(SPC)材料上,并保持了SPC的介孔结构。在HPW的载量为15%,反应时间为2.5h,催化剂用量为40mg/10ml模拟油,O/S摩尔比为10,反应温度为333K的条件下,DBT的转化率能达到100%。HPW-SPC催化剂具有较好稳定性。回收使用5次之后,活性组分HPW的损失量为2.7wt.%,DBT的转化率仍保持在98%以上。
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