【摘要】：隨著綠色化學(xué)理念的提出和環(huán)境的持續(xù)惡化,人們的環(huán)保意識越來越強(qiáng),對于汽車燃油中硫的去除也引起了社會各界的廣泛關(guān)注。對于交通來說,汽油和柴油是應(yīng)用最為廣泛的燃料,但同時也是硫污染的主要來源,燃油的使用導(dǎo)致了煙霧、酸雨、建筑腐蝕和土地富營養(yǎng)化等問題。近年來,中國一半以上的城市見證了霧和霾,許多人遭受了空氣污染的傷害。為了減少二氧化硫的排放,越來越多的科研工作者將目光集中到對含硫油品的脫硫上。當(dāng)前,以氧氣作為氧化劑的深度氧化脫硫是最有前景的研究方法。多金屬氧酸鹽(Polyoxometalates,POMs)是通過氧橋鍵相結(jié)合,含有高價態(tài)前過渡元素(例釩、鉬、鎢和鈮等)的一大類金屬氧簇。因其特有的溶解性、酸性和氧化性被廣泛應(yīng)用于催化、醫(yī)學(xué)檢測、生物質(zhì)轉(zhuǎn)化等研究領(lǐng)域中。在催化研究領(lǐng)域,大多選擇以多金屬氧酸鹽及其構(gòu)建的新型化合物為催化劑,以O(shè)2或H2O2為氧化劑進(jìn)行催化氧化實驗,例如淀粉的催化氧化和脫硫。因此,本論文設(shè)計合成了具有強(qiáng)氧化還原性的多金屬氧酸鹽,并將其應(yīng)用于以O(shè)2為氧化劑的脫硫反應(yīng)體系中,以探究其催化氧化性能。主要完成以下研究工作:1.合成了具有催化氧化性能的(NH_4)_5H_6PV_8Mo_4O_(40)(NPVMo)化合物,并對其進(jìn)行了IR、XPS、SEM和31PNMR等表征。NPVMo作為催化劑被應(yīng)用于以氧氣作為氧化劑,以二苯并噻吩(DBT)、苯并噻吩(BT)和4,6-二甲基二苯并噻吩(4,6-DMDBT)為底物所制模擬油的氧化脫硫反應(yīng)中。通過控制反應(yīng)條件,模擬油中的硫含量從500 ppm降低至1 ppm以下,DBT、BT和4,6-DMDBT的轉(zhuǎn)化率和產(chǎn)率接近于100%,并完全被氧化為相應(yīng)的砜類物質(zhì)。最佳條件為:溫度,100oC;時間,6 h;催化劑用量,20 mg。與此同時,噻吩(T)作為實際油中主要的含硫化合物,在傳統(tǒng)的氧化脫硫過程中很難被氧化,而在本體系中以NPVMo為催化劑、O2為氧化劑,能夠高效地將噻吩氧化,轉(zhuǎn)化率為97%。如此高的活性是因為在NPVMo和DBT之間發(fā)生了電子轉(zhuǎn)移(反應(yīng)機(jī)理)。同時,NPVMo在本實驗所用的模擬油中是一個非均相催化劑,且具有較好的穩(wěn)定性,在重復(fù)使用十次后質(zhì)量和性能均沒有太大的損失。更重要的是,NPVMo催化劑可以被應(yīng)用到催化裂化汽油和柴油的深度脫硫中,以獲得極低硫含量的干凈油品(硫含量分別為2.29和9.43 ppm),而且在脫硫過程中沒有發(fā)生副反應(yīng),因此保證了實際油的質(zhì)量。2.以多金屬氧酸鹽為基礎(chǔ)合成具有催化氧化性質(zhì)的NPVMo/bi-CoPc(雙核酞菁鈷)催化劑,利用IR、XRD、SEM和NMR等測試方法表征了其組成和結(jié)構(gòu),并將其應(yīng)用于以O(shè)2作為氧化劑的脫硫體系中,通過控制反應(yīng)溫度、反應(yīng)時間和催化劑用量等變量來確定反應(yīng)的最佳條件。實驗結(jié)果表明,在氧化脫硫反應(yīng)中,使用12 mg NPVMo/bi-CoPc催化劑,在100oC,5小時的條件下可以使4,6-DMDBT和DBT完全被氧化,轉(zhuǎn)化率為100%。BT在相同的條件下經(jīng)過7個小時的反應(yīng)后也能被完全氧化,而噻吩在經(jīng)過8小時的氧化處理后轉(zhuǎn)化率達(dá)到93.3%。NPVMo/bi-CoPc催化劑之所以有如此好的催化氧化性能是因為NPVMo中V的強(qiáng)氧化性以及酞菁類化合物中含有的大π鍵,加快了NPVMo與DBT間的電子轉(zhuǎn)移,使反應(yīng)周期縮短。與此同時,NPVMo/bi-CoPc催化劑可以在不經(jīng)過復(fù)雜處理的情況下進(jìn)行回收,重復(fù)使用。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：東北師范大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TE624.9

【參考文獻(xiàn)】

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1 張娟;胡顏薈;程琳儼;任騰杰;李俊盼;趙地順;;雙核金屬酞菁的制備及其對二苯并噻吩的催化氧化性能[J];燃料化學(xué)學(xué)報;2014年12期

2 高錦章;魏云霞;王雪梅;楊武;;以磷鎢雜多酸銀鹽為催化劑合成丁酮乙二醇縮酮[J];化學(xué)研究與應(yīng)用;2006年10期

3 胡長文,黃如丹;多金屬氧酸鹽化學(xué)研究進(jìn)展與展望[J];無機(jī)化學(xué)學(xué)報;2003年04期

4 王睿;雜多化合物的氧化還原性能及其應(yīng)用[J];海南大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2000年03期

5 王泳,徐愛民,李韋華,許錫恩;雜多酸型催化劑的性質(zhì)及研究進(jìn)展[J];齊魯石油化工;1999年02期

6 王秀紅,王恩波,黃如丹,王作屏;鎢砷系列雜多藍(lán)的研究Ⅰ——Dawson結(jié)構(gòu)鎢砷稀土雜多藍(lán)[J];東北師大學(xué)報(自然科學(xué)版);1998年04期

7 許林，，郭軍;雜多酸型催化劑的應(yīng)用研究及其進(jìn)展[J];石油化工;1994年07期

本文編號：2283971