固載型離子液體催化氧化燃油深度脫硫.pdf

1、為了保護人類健康和生態(tài)環(huán)境，世界各國都制定了非常嚴格的環(huán)境法規(guī)來控制汽油和柴油中含硫量。而噻吩類含硫化合物，如二苯并噻吩(DBT)及其衍生物，在燃油總硫含量中占有極高的比例，且空間位阻大、加氫活性差，難以通過加氫脫硫方法除去，因此傳統(tǒng)的加氫脫硫工藝面臨巨大的挑戰(zhàn)。催化氧化脫硫技術脫硫率高、反應條件溫和、操作簡單，是最具發(fā)展?jié)摿Φ纳疃让摿蚣夹g。本文制備了離子液體催化劑和以硅膠為載體的固載型離子液體催化劑，并將其用于模擬油（由正辛烷和二苯并

2、噻吩組成）的催化氧化脫硫研究，主要研究內(nèi)容與結果如下:
　　(1)合成了四種酸性離子液體，分別為1-甲基咪唑硫酸氫鹽([HMIM]HSO4)，1-丁基-3-甲基咪唑硫酸氫鹽([BMIM]HSO4)，1-己基-3-甲基咪唑硫酸氫鹽([C6MIM]HSO4)，1-辛基-3-甲基咪唑硫酸氫鹽([OMIM]HSO4)，通過紅外光譜和核磁分析確定了所合成的物質(zhì)的結構，并考察了這四種離子液體的催化氧化脫硫性能。脫硫?qū)嶒灲Y果表明:[BMIM]H

3、SO4是氧化脫硫性能最好的離子液體，在60.0℃，模擬油與離子液體質(zhì)量比為1.5∶1，氧硫摩爾比為6∶1，反應時間為120.0min的實驗條件下，該離子液體能夠脫除模擬油中97.4％的硫，且能夠重復利用4次，脫硫率無明顯下降。
　　(2)采用溶膠-凝膠法將脫硫活性高的酸性離子液體[BMIM]HSO4固載到無機硅膠上，制備出固載型離子液體催化劑，并系統(tǒng)考察了該催化劑的氧化脫硫反應性能。通過FT-IR、TG、XRD和SEM對固載型離子

4、液體催化劑進行了表征，分析結果顯示[BMIM]HSO4被成功地固載在硅膠上。氧化脫硫?qū)嶒灲Y果表明:離子液體的固載量、模擬油與催化劑的質(zhì)量比（油劑比）、反應溫度及氧硫摩爾比對氧化脫硫率具有重要影響，最佳的[BMIM]HSO4固載量為25.0％，在油劑比為3.5∶1，反應溫度為60.0℃，氧硫摩爾比為10∶1的條件下，脫硫效果最好，DBT的脫除率可高達99.9％。
　　(3)合成了一種磷鎢雜多酸離子液體[BMIM]3PW12O40，并

5、利用FT-IR、XRD以及TG對該物質(zhì)進行了表征。結果表明該物質(zhì)基本保持了磷鎢酸的Keggin結構，且在400℃以下幾乎沒有質(zhì)量損失，熱穩(wěn)定性良好。然后采用溶膠-凝膠法將[BMIM]3PW12O40固載在硅膠載體上，制備出硅膠固載[BMIM]3PW12O40催化劑(BPW/SiO2)，并通過改變SiO2與[BMIM]3PW12O40摩爾比來控制磷鎢雜多酸離子液體的固載量。紅外和XRD表征結果說明[BMIM]3PW12O40成功地被固載在

6、硅膠基質(zhì)上。
　　(4)系統(tǒng)考察了固載型磷鎢雜多酸離子液體BPW/SiO2的氧化脫硫性能。通過單因素實驗考察了反應時間，反應溫度，氧硫摩爾比對模擬油中DBT脫除率的影響，并在單因素實驗的基礎上，通過正交實驗進一步優(yōu)化了反應條件。在油劑比為35∶6，氧硫摩爾比為8∶1，反應溫度為70.0℃的優(yōu)化實驗條件下，模擬油中DBT的氧化脫除率高達99.7％。考察了該催化劑的重復使用性能，實驗結果顯示該固載型催化劑能夠重復利用7次，脫硫率脫硫率