功能化酸性离子液体的合成及其在油品制备中的应用研究

发布时间：2020-01-31 13:57

【摘要】：随着全球性能源短缺与环境恶化的态势日益加重,积极探索发展清洁的替代燃料和再生能源,成为能源研究者的重要课题。因此,开发有利于环境保护的低硫燃油和燃油脱硫技术已成为当今世界炼油工艺的核心;同时,生物柴油因其环境友好、可再生等优势,有望部分取代石化柴油燃料而日益受到关注。功能化酸性离子液体是将功能团引入到酸性离子液体上,从而赋予离子液体某种特殊性质。将具有催化活性的基团引入到离子液体的阳离子或阴离子上所得到的功能化离子液体,是一类新型的催化材料。除了赋予其优异的催化性能之外,其特殊的物理化学性质也可以使产物与催化剂的分离更加容易,符合绿色化学发展的新需求。本论文以酸性离子液体为前驱物,分别制备了复合型杂多酸离子液体、聚合离子液体、负载MOF型离子液体以及杂多酸化离子液体[C8H11N2O4]3PMo12O40·2CH3OH·H2O作为酸性催化剂材料,使用傅立叶红外光谱仪(FTIR)、核磁共振(NMR)、扫描电镜(SEM)、X-射线粉末衍射仪(XRD)、N2等温吸附脱附曲线进行结构表征,并通过催化制备生物柴油和催化氧化脱硫反应,进行了催化活性的测试。论文的主要结论如下:(1)以合成的PSMIMHSO4和Cs2.5H0.5PW12O40为前驱物,然后以Cs2.5H0.5PW12O40为载体,制备出复合离子液体Cs2.5H0.5PW12O40/PSMIMHSO4催化剂,并使用XRD、FTIR和NMR表征了所制备样品的结构。在制备生物柴油反应中,对反应温度、时间、催化剂用量以及甲醇用量进行了系统考察,并得到了最佳反应条件为:食用油为10g,催化剂用量为0.5g,甲醇用量为60g,反应温度70℃,反应时间为3.5小时,生物柴油的转化率可达到97.1%;在脱硫反应中,对反应温度、反应时间、催化剂用量以及n(H2O2)/n(S)摩尔比进行了系统考察,并得到了最佳反应条件为:2000ppm模拟硫溶液5ml,催化剂用量为0.5g,n(H2O2)/n(S)=6,反应温度40℃,反应时间为25分钟,脱硫率可达到97.4%。(2)以合成的1-乙烯基咪唑单体离子液体为前驱物,然后以单体进行聚合,并用二乙烯基苯作为交联剂合成聚合离子液体,并使用NMR、SEM、FTIR和BET表征了所制备样品的结构。在制备生物柴油反应中,对反应温度、时间、催化剂用量以及甲醇用量进行了系统考察,并得到了最佳反应条件为:食用油为5g,催化剂用量为70 mg,甲醇用量为5 g,反应温度70℃,反应时间为4小时,生物柴油的转化率可达到94.2%。在脱硫反应中,对反应温度、反应时间、催化剂用量以及n(H2O2)/n(S)摩尔比进行了系统考察,并得到了最佳反应条件为:2000ppm模拟硫溶液5ml,催化剂用量为80 mg,n(H2O2)/n(S)=5,反应温度50℃,反应时间为20分钟,脱硫率可达到95.5%。(3)以合成的N-甲基咪唑磺酸离子液体为前驱物,再以四氯化锆和对苯二甲酸为原料,在水热的条件下合成锆金属有机框架材料(UIO-66),并将磺酸型咪唑离子液体负载金属框架材料上,并使用NMR、XRD、SEM、FTIR和BET表征了所制备样品的结构。在制备生物柴油反应中,对反应温度、时间、催化剂用量以及甲醇用量进行了系统考察,并得到了最佳反应条件为:食用油为5g,催化剂用量为50 mg,甲醇用量为5 g,反应温度70℃,反应时间为6小时,生物柴油的转化率可达到93.17%。在脱硫反应中,对反应温度、反应时间、催化剂用量以及n(H2O2)/n(S)摩尔比进行了系统考察,并得到了最佳反应条件为:2000ppm模拟硫溶液5ml,催化剂用量为400 mg,n(H2O2)/n(S)=7,反应温度40℃,反应时间为20分钟,脱硫率可达到94.4%。(4)以合成[C8H11N2O4]3PMo12O40·2CH3OH·H2O作为催化剂,并通过元素分析、X-射线单晶衍射仪、红外分析和紫外分析表征了所制备样品的结构。在制备生物柴油反应中,对反应温度、时间、催化剂用量以及甲醇用量进行了系统考察,并得到了最佳反应条件为:食用油为5g,催化剂用量为700mg,甲醇用量为10 g,反应温度70℃,反应时间为4小时,食用油转为生物柴油的转化率可达到95.1%;在脱硫反应中,对反应温度、反应时间、催化剂用量以及O/S摩尔比进行了系统考察,并得到了最佳反应条件为:催化剂用量为30 mg,n(H2O2)/n(S)=6,反应温度50℃,反应时间为20分钟,模型油中苯并噻吩的脱除率可达到88.3%。
【学位授予单位】：上海工程技术大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TE667;O645.1

【参考文献】