染料敏化功能材料的制备及其在汽油脱硫中的应用

发布时间：2020-06-24 18:03

【摘要】：汽油中的硫化物燃烧生成SO_X,会造成酸雨、光化学烟雾,而且还会毒害汽车尾气转化器中的贵金属催化剂,间接增加污染物排放。因此,汽油脱硫成为人们亟需解决的一个问题。光催化氧化脱硫相比其他脱硫技术,具有脱硫率高、反应条件温和、耗能少、无污染等优点而成为了近年来汽油深度脱硫的研究重点。(1)采用浸渍法制备了光催化剂X%TiO_2/SBA-15和DCQ-X%TiO_2/SBA-15(X=10,20,30,40;DCQ即2,9-二氯喹吖啶酮染料),通过BET、XRD、FT-IR、UV-vis等表征手段对光催化剂的物化性能进行了研究,并将其用于模型油的光催化氧化脱硫中。发现负载DCQ成功地将催化剂的光响应范围拓宽,使其能更有效地利用太阳光,提高光催化脱硫效果。实验结果表明:催化剂DCQ-30%TiO_2/SBA-15具有最好的光催化活性。反应的最优条件为:模型油用量10 m L(含硫量50 ppm),萃取剂用量10 m L,氧硫摩尔比为20,催化剂用量0.45%,反应时间90 min。最优条件下催化剂对DBT的脱除率可达100%。(2)采用水热法合成了系列金属酞菁敏化二氧化钛光催化剂,通过XRD、SEM、UV-vis等表征手段对催化剂的物化性能进行了研究,并将其用于模型油的光催化氧化脱硫中。实验结果表明金属酞菁成功地拓展了二氧化钛的光响应范围,提高了光催化氧化脱硫率。反应的最优条件为:模型油用量10 mL(含硫量50 ppm),萃取剂用量10 m L,氧硫摩尔比为20,催化剂用量0.6%,反应时间180 min。最优条件下催化剂对DBT的脱除率可达94%。在此基础上,考察了金属酞菁上不同金属中心及取代基对光催化活性的影响,结果表明:对于金属中心来说,给电子能力越强其催化活性越强;对于取代基来说,吸电子取代基提高催化活性,给电子取代基抑制催化活性。循环使用实验表明:催化剂在使用5次后,活性没有明显下降。
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TE624.9
【图文】：

噻吩类,汽油,加氢脱硫,脱硫

图 1-1 汽油中主要的噻吩类及苯并噻吩类化合物Figure 1-1 Sulfur-containing compound in fuel oil and its structure.3 燃料油脱硫技术目前，脱硫技术主要包括：加氢脱硫（HDS），氧化脱硫（ODS），萃取脱硫（EDS）附脱硫（ADS），生物脱硫（BDS）以及光催化脱硫（PCDS）。.3.1 加氢脱硫技术自 1950 年加利福尼亚联合油公司的 Raymond Fleck 和 Paul Nahin 第一次获得加硫技术的专利至今，加氢脱硫一直是石油炼化行业的主要脱硫技术，也是目前国内产清洁燃油的主要工艺，至今已有较为充分的研究和发展[8]。加氢脱硫是指在氢气存在条件下，以 Co/Mo 或 Ni/Mo 作为催化剂，在高温、高

示意图,半导体光催化,机理,光生空穴

华南理工大学工程硕士学位论文子从价带传递到导带并在价带留下一个光生空穴[58, 59]。之后光生空穴-电子对会迁移到半导体表面，可能会重新结合并放出热量，或与吸附在催化剂表面的电子供体或电子受体相作用。通常，光生空穴与水分子作用产生羟基自由基，由羟基自由基开始进行氧化反应。而光生电子则传递给氧气等电子受体生成超氧自由基。图 1-2 为半导体催化剂光催化反应的机理示意图：

【参考文献】