钨基多酸型离子液体模板合成介孔材料催化氧化燃油脱硫的研究

发布时间：2017-12-19 11:45

  本文关键词：钨基多酸型离子液体模板合成介孔材料催化氧化燃油脱硫的研究　出处：《江苏大学》2017年硕士论文　论文类型：学位论文

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【摘要】：燃油中的硫化物燃烧产生的SO_x,是大气的主要污染物之一,也是形成酸雨的主要原因,造成严重的环境污染。对燃油进行深度脱硫处理可以从源头上控制污染,燃油的深度脱硫研究已成为石油工业的重点和热点研究课题之一,具有重要的应用价值和现实意义。本论文利用多酸型离子液体作模板剂和金属源,设计并合成了含钨介孔材料,并将其作为催化剂应用到氧化脱硫体系中,研究其对燃油中苯并噻吩类硫化物的脱除效果和变化规律,探讨催化氧化脱硫作用机理。本研究取得的研究结果如下:1.利用多酸型离子液体[C_(18)H_(37)N(CH_3)_3]_3PW_(12)O_(40)为模板剂和钨源,钛酸四丁酯为钛源,通过水热法结合高温焙烧处理合成了含钨介孔二氧化钛催化剂,对其进行了组成和结构表征。N2吸附-脱附和TEM表征结果表明所合催化剂具有介孔结构;XRD、Raman等表征结果表明金属钨物种高度分散在介孔二氧化钛上。将合成的催化剂应用于氧化脱硫体系,考察了不同条件对催化剂脱除二苯并噻吩(DBT)类硫化物的影响和变化规律,发现当催化剂煅烧温度为550℃,催化剂用量为0.04 g,氧硫摩尔比为4,反应温度为50℃,反应时间为60 min时,脱硫率达到100%。研究了催化剂对不同含硫底物的脱除效果,脱硫活性顺序为:二苯并噻吩(DBT)3-甲基苯并噻吩(3-MBT)4-甲基二苯并噻吩(4-MDBT)4,6-二甲基二苯并噻吩(4,6-DMDBT)苯并噻吩(BT)。利用GC-MS表征检测发现,DBT的氧化产物为其相应的砜类物质DBTO_2,对氧化脱硫反应机理进行了探讨。考察了催化剂的循环使用效果,发现在循环使用6次后,其脱硫活性并未明显降低,对DBT的脱硫率仍能达到96.7%。2.以多酸型离子液体[C_(16H_(33)N(CH_3)_3]_4SiW_(12)O_(40)为模板剂和钨源,锆酸四丁酯为锆源,通过水热法结合高温焙烧处理合成了含钨介孔二氧化锆催化剂,对其进行了组成和结构表征。小角XRD、N2吸附-脱附和TEM表征结果表明所合催化剂具有介孔结构;广角XRD、Raman和SEM等表征结果说明金属钨物种高度分散在介孔二氧化锆上。将合成的催化剂应用于氧化脱硫体系,考察离子液体模板剂的碳链长度、对前驱体的处理温度和反应参数等对催化剂脱硫效果的影响。发现当前驱体煅烧温度为700℃,离子液体模板剂的碳链长度n=16,催化剂用量为0.03 g,氧硫摩尔比为3,在50℃条件下反应60 min时,可将DBT完全脱除。催化剂对不同苯并噻吩类硫化物的脱除活性顺序为:DBT3-MBT4-MDBTBT4,6-DMDBT。探讨了催化剂氧化脱硫机理:反应过程中在双氧水作用下产生了过氧钨活性中间体,将DBT氧化为DBTO_2。考察了催化剂的循环使用性能,发现在循环使用6次后,催化剂仍然表现出很高的催化活性,脱硫率为96.8%。3.利用多酸型离子液体[C_(16)mim]_4SiW_(12)O_(40)为模板剂和钨源,正硅酸四乙酯为硅源,通过水热法结合高温焙烧处理合成了含钨介孔二氧化硅催化剂,对其进行了组成和结构表征。小角XRD、N2吸附-脱附和TEM表征结果表明所合催化剂具有介孔结构;广角XRD、Raman和TEM等表征结果表明金属钨物种高度分散在介孔二氧化硅上。将所得催化剂应用于氧化脱硫反应,发现当催化剂煅烧温度为550℃,催化剂用量为0.015 g,氧硫摩尔比为3,在60℃下反应70 min,对模型油中的4,6-DMDBT可达到100%的脱硫率。在此条件下该催化剂对DBT、4-MDBT、3-MBT均可达到100%的脱除效果,延长反应时间至120 min后对BT的脱硫率也达到100%,说明该催化剂具有优越的催化性能,其脱硫活性顺序为:DBT4-MDBT3-MBTBT。利用GC-MS表征检测发现4,6-DMDBT被氧化为4,6-DMDBTO_2,对脱硫机理进行了探讨。催化剂的循环实验结果显示,在重复使用6次后,该催化剂对4,6-DMDBT的脱硫率仍保持100%。
【学位授予单位】：江苏大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TE624.5;TQ426

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本文编号：1307803