负载型V催化剂的制备及其在氧化脱硫中的应用

发布时间：2020-03-24 19:48

【摘要】：随着工业经济的快速发展,化石燃料燃烧带来的环境污染问题日益严重,为了减少燃料油燃烧产生的硫氧化物(SO_x)的排放,各国政府针对燃料油陆续制定了严格的含硫标准。目前普遍采用的加氢脱硫技术需要严苛的操作条件,并且对燃油中芳香族硫化物脱除效果不佳,无法到达深度脱硫效果。因此迫切需要可替代的高效深度脱硫技术。氧化脱硫技术由于操作简单及脱硫效率高等优点受到广泛关注。氧化脱硫技术的关键在于高效稳定催化剂的开发。本文以V_2O_5为活性组分,分别制备了V/MIL-101(Cr)、V/MIL-101(Cr)-TiO_2及V-TiO_2-SiO_2三种催化剂,并通过SEM,XRD,BET,NH_3-TPD,FT-IR,XPS表征手段对催化剂进行表征分析,考察了催化剂的制备方法对催化剂性能的影响,研究了催化氧化脱硫反应的动力学,通过正交试验确定了氧化脱硫反应的最佳工艺条件。实验结果表明,以四甲基氢氧化铵作为矿化剂制备的MIL-101(Cr)产率较高;以V_2O_5作为活性组分通过等体积浸渍法制备的负载量为20%的V/MIL-101(Cr)催化剂的脱硫效果最好;在氧化剂用量为0.04mL、催化剂用量为0.007g、反应温度为70℃、反应时间为60min的条件下,脱硫率可达98.40%,且在最佳条件下重复使用两次后催化活性无明显下降;二苯并噻吩(DBT)的氧化产物DBTO_2吸附在V/MIL-101(Cr)催化剂表面,V/MIL-101(Cr)催化剂具有氧化和吸附双功能;V-MIL-101(Cr)催化的氧化脱硫反应为一级反应,表观活化能Ea=49.84kJ/mol。MIL-101(Cr)-TiO_2载体中TiO_2的引入增加了酸性活性位点,通过浸渍法制备的V/MIL-101(Cr)-TiO_2催化剂,由于V_2O_5与TiO_2间的协同作用,明显提高了氧化脱硫活性。V_2O_5负载量为5%的V/MIL-101(Cr)-TiO_2催化剂活性最高,在反应温度为80℃、反应时间为60min、氧化剂用量为0.06mL、催化剂用量为0.01g时,脱硫率可达99.14%,循环使用三次后活性无明显下降;V/MIL-101(Cr)-TiO_2催化的氧化脱硫反应为一级反应,且表观活化能为Ea=30kJ/mol。采用CTAB作为模板剂,V_2O_5作为活性组分,在CTAB/Si摩尔比0.04,Ti/Si摩尔比0.5,V/Si摩尔比0.05,600℃下焙烧合成的V-TiO_2-SiO_2催化剂具有良好的脱硫活性;在反应温度为70℃、反应时间为70min、氧化剂用量为0.04mL、催化剂用量为0.01g时,脱硫率可达98.75%;V-TiO_2-SiO_2催化的氧化脱硫反应为一级反应,反应的表观活化能为Ea=33.11kJ/mol。
【图文】：

MIL-101(Cr)的结构

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具有比表面积和孔隙率高、孔径成微孔、结构可调、配位结构独，越来越受到学者的关注。相比于众多 MOFs 材料，具有更大孔体积和比表面-101(Cr)同样拥有良好的水热稳定性，并广泛应用于催化领域。本章以 MIL-1体，制备了一系列 V/MIL-101(Cr)催化剂，，并使用扫描电子显微镜（SEM）、射光谱仪（XRD）、NH3程序升温吸附/脱附（NH3-TPD）、傅立叶红外光谱仪（F征手段对催化剂进行分析；并对催化剂的氧化脱硫性能进行研究，主要考察了制备条件（矿化剂、钒组分来源、负载量等）、氧化脱硫反应条件（氧化剂的剂、反应温度和反应时间）等因素对催化剂活性的影响。合成 MIL-101(Cr)矿化剂的筛选在 MIL-101(Cr)合成过程中，矿化剂的加入不仅能改变反应混合液的酸度，还机配体的去质子化能力以及配体的配位能力，从而影响 MIL-101(Cr)晶体的收等。分别选择水、TMAOH、醋酸钠（CH3COONa）、氢氟酸（HF）作为矿化IL-101(Cr)载体，考察矿化剂种类对合成的 MIL-101(Cr)形貌和产率的影响。首剂进行 SEM 分析，结果如图 3.1 所示。a b
【学位授予单位】：东北石油大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TQ426;TE624.5

【参考文献】