本文關鍵詞：鎢基多酸型離子液體模板合成介孔材料催化氧化燃油脫硫的研究　出處：《江蘇大學》2017年碩士論文　論文類型：學位論文

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【摘要】：燃油中的硫化物燃燒產生的SO_x,是大氣的主要污染物之一,也是形成酸雨的主要原因,造成嚴重的環(huán)境污染。對燃油進行深度脫硫處理可以從源頭上控制污染,燃油的深度脫硫研究已成為石油工業(yè)的重點和熱點研究課題之一,具有重要的應用價值和現(xiàn)實意義。本論文利用多酸型離子液體作模板劑和金屬源,設計并合成了含鎢介孔材料,并將其作為催化劑應用到氧化脫硫體系中,研究其對燃油中苯并噻吩類硫化物的脫除效果和變化規(guī)律,探討催化氧化脫硫作用機理。本研究取得的研究結果如下:1.利用多酸型離子液體[C_(18)H_(37)N(CH_3)_3]_3PW_(12)O_(40)為模板劑和鎢源,鈦酸四丁酯為鈦源,通過水熱法結合高溫焙燒處理合成了含鎢介孔二氧化鈦催化劑,對其進行了組成和結構表征。N2吸附-脫附和TEM表征結果表明所合催化劑具有介孔結構;XRD、Raman等表征結果表明金屬鎢物種高度分散在介孔二氧化鈦上。將合成的催化劑應用于氧化脫硫體系,考察了不同條件對催化劑脫除二苯并噻吩(DBT)類硫化物的影響和變化規(guī)律,發(fā)現(xiàn)當催化劑煅燒溫度為550℃,催化劑用量為0.04 g,氧硫摩爾比為4,反應溫度為50℃,反應時間為60 min時,脫硫率達到100%。研究了催化劑對不同含硫底物的脫除效果,脫硫活性順序為: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表征檢測發(fā)現(xiàn),DBT的氧化產物為其相應的砜類物質DBTO_2,對氧化脫硫反應機理進行了探討�？疾炝舜呋瘎┑难h(huán)使用效果,發(fā)現(xiàn)在循環(huán)使用6次后,其脫硫活性并未明顯降低,對DBT的脫硫率仍能達到96.7%。2.以多酸型離子液體[C_(16H_(33)N(CH_3)_3]_4SiW_(12)O_(40)為模板劑和鎢源,鋯酸四丁酯為鋯源,通過水熱法結合高溫焙燒處理合成了含鎢介孔二氧化鋯催化劑,對其進行了組成和結構表征。小角XRD、N2吸附-脫附和TEM表征結果表明所合催化劑具有介孔結構;廣角XRD、Raman和SEM等表征結果說明金屬鎢物種高度分散在介孔二氧化鋯上。將合成的催化劑應用于氧化脫硫體系,考察離子液體模板劑的碳鏈長度、對前驅體的處理溫度和反應參數(shù)等對催化劑脫硫效果的影響。發(fā)現(xiàn)當前驅體煅燒溫度為700℃,離子液體模板劑的碳鏈長度n=16,催化劑用量為0.03 g,氧硫摩爾比為3,在50℃條件下反應60 min時,可將DBT完全脫除。催化劑對不同苯并噻吩類硫化物的脫除活性順序為:DBT3-MBT4-MDBTBT4,6-DMDBT。探討了催化劑氧化脫硫機理:反應過程中在雙氧水作用下產生了過氧鎢活性中間體,將DBT氧化為DBTO_2�？疾炝舜呋瘎┑难h(huán)使用性能,發(fā)現(xiàn)在循環(huán)使用6次后,催化劑仍然表現(xiàn)出很高的催化活性,脫硫率為96.8%。3.利用多酸型離子液體[C_(16)mim]_4SiW_(12)O_(40)為模板劑和鎢源,正硅酸四乙酯為硅源,通過水熱法結合高溫焙燒處理合成了含鎢介孔二氧化硅催化劑,對其進行了組成和結構表征。小角XRD、N2吸附-脫附和TEM表征結果表明所合催化劑具有介孔結構;廣角XRD、Raman和TEM等表征結果表明金屬鎢物種高度分散在介孔二氧化硅上。將所得催化劑應用于氧化脫硫反應,發(fā)現(xiàn)當催化劑煅燒溫度為550℃,催化劑用量為0.015 g,氧硫摩爾比為3,在60℃下反應70 min,對模型油中的4,6-DMDBT可達到100%的脫硫率。在此條件下該催化劑對DBT、4-MDBT、3-MBT均可達到100%的脫除效果,延長反應時間至120 min后對BT的脫硫率也達到100%,說明該催化劑具有優(yōu)越的催化性能,其脫硫活性順序為:DBT4-MDBT3-MBTBT。利用GC-MS表征檢測發(fā)現(xiàn)4,6-DMDBT被氧化為4,6-DMDBTO_2,對脫硫機理進行了探討。催化劑的循環(huán)實驗結果顯示,在重復使用6次后,該催化劑對4,6-DMDBT的脫硫率仍保持100%。
【學位授予單位】：江蘇大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TE624.5;TQ426

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