钨酸铜系列光催化氧化脱硫催化剂

来源 :辽宁石油化工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:airfly
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随着社会的发展,人们对燃料的需求越来越大,燃料中含有大量的硫化物,经燃烧后会以SOX形式排放到空气中,对环境和人类健康都会产生严重的影响,因此,降低燃料中硫含量是当今重要的课题之一。本文以CuWO4为活性组分,在制备SBA-15分子筛的过程中将CuWO4引入,制备CuWO4/SBA-15光催化氧化脱硫催化剂;并采用水热法利用CuWO4和无定型TiO2合成了CuWO4-TiO2复合型光催化氧化脱硫催化剂。通过XRD、N2吸附-脱附、FTIR、UV-vis、SEM、EDS和TEM对催化剂进行表征,以二苯并噻吩(DBT)与十二烷的混合溶液为模拟柴油,评价催化剂在模拟柴油光催化氧化脱硫(PODS)中的催化性能,对反应后的催化剂进行回收重复利用,研究其重复使用性能,并分别提出两催化剂的光催化氧化脱硫机理。主要研究内容如下:(1)由于CuWO4比表面积小,应用在实际光催化反应中催化性能较差,SBA-15是优良的载体,具有较大的比表面积以及孔径,因此以CuWO4为活性组分,SBA-15为载体,在SBA-15制备过程中将CuWO4引入,合成CuWO4/SBA-15催化剂。通过表征可知,该催化剂具有二维六方孔道结构,依旧是单一介孔结构,保持了SBA-15分子筛的麦穗状,CuWO4均匀分散到分子筛上,CuWO4/SBA-15与CuWO4相比,经光照后载流子增多其氧化性能增强。考察了CuWO4/SBA-15催化剂的PODS性能,对CuWO4/SBA-15(x)(x为CuWO4与SiO2质量比)PODS的脱硫效果进行了分析。在PODS反应中,CuWO4在反应中有效的比表面积增大了,因而CuWO4/SBA-15(x)的活性位点也增多,并且具有SBA-15的孔道,有利于DBT的扩散。当O/S摩尔比为10,剂油比(v/v)为1:1,催化剂用量(质量百分含量)为模拟油质量3%,光照2 h时CuWO4/SBA-15(0.07)催化剂其脱硫率可到93.2%,明显高于CuWO4和SBA-15,证明新型催化剂具有良好的光催化性能。PODS反应重复进行6次后,其脱硫率仍接近90%,证明该催化剂具有较好的稳定。催化剂的活性基团是h+和·OH。(2)若CuWO4受光照激发所产生的电子不能有效的迁移至外界那么它在应用中则不能很好地展现出其较好的活性,为了解决这个问题,将CuWO4与TiO2复合,TiO2具有较好的光催化活性,是最常用的催化剂之一,但是其光生电子-空穴对容易符合,而且其禁带宽度较宽,而CuWO4禁带宽度较窄,将两者复合,制备出新型CuWO4-TiO2催化剂。CuWO4-TiO2增强了催化剂在紫外光区的吸收强度,使其在紫外光区的吸收性能明显好于CuWO4和TiO2,并且在可见光区也具有吸光性能,而且有效的抑制光生电子-空穴对的结合,提高了催化剂对光的利用率。考察了CuWO4-TiO2(x)(x为CuWO4和TiO2的质量比)催化剂的PODS性能。当O/S摩尔比为10,剂油比(v/v)为1:1,催化剂用量(质量百分含量)为模拟油质量1%,光照2 h时,CuWO4-TiO2(x=0.02)催化剂其脱硫率可到92.9%,脱硫效果好于CuWO4和TiO2,具有良好的光催化性能。PODS反应重复6次,脱硫率依然接近90%,证明该催化剂具有较好的稳定性。通过捕获实验了解到活性基团是h+和·O2-
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