本文關(guān)鍵詞：硅基負(fù)載型離子液體催化氧化燃油脫硫的研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：大氣污染不僅會(huì)直接導(dǎo)致空氣質(zhì)量惡化,還會(huì)導(dǎo)致水體和土壤污染,對(duì)生態(tài)平衡、人類健康和社會(huì)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展構(gòu)成嚴(yán)重危害,因而受到普遍關(guān)注。大氣污染物包括微塵、有毒有害氣體、溫室氣體、金屬及各類鹽類等,其中有毒有害氣體分布面廣、危害大、治理困難。有毒有害氣體主要包括SOX, NOX和其他揮發(fā)性有機(jī)化合物。隨著電力和汽車工業(yè)的高速發(fā)展,燃油中硫化物的燃燒排放出大量的SOx。據(jù)計(jì)算從2010年到2035年,世界對(duì)燃油需求量會(huì)不斷增加,若不采取措施降低燃油中的硫含量,將會(huì)有超過4025萬(wàn)噸的硫排放到大氣中,這不僅直接影響人類健康,而且會(huì)形成酸雨和霧霾,造成土壤和大氣環(huán)境污染。傳統(tǒng)燃油脫硫主要采用加氫脫硫(HDS)。HDS往往需要在高壓高溫下進(jìn)行,成本高耗能大,同時(shí)對(duì)一些芳香性硫化物如噻吩及其衍生物等脫硫效果很差。為此目前開發(fā)了多種燃油脫硫工藝,包括吸附、萃取、生物及氧化脫硫等。其中,氧化脫硫由于操作條件溫和、能耗低、脫硫速率快等優(yōu)點(diǎn)而倍受青睞。本論文合成了一系列負(fù)載型離子液體多相催化劑,并將用于燃油的氧化脫硫。本論文通過嫁接法將類Fenton離子液體負(fù)載在MCM-41上并將其用于模擬油中硫化物的脫除研究。采用XRD、紅外光譜、TG-DSC、紫外可見漫反射光譜、TEM、 N2吸附-脫附等表征手段對(duì)合成的材料結(jié)構(gòu)和性質(zhì)進(jìn)行表征,結(jié)果表明類Fenton離子液體負(fù)載到了介孔材料MCM-41上。本工作對(duì)不同的脫硫體系進(jìn)行了考察,發(fā)現(xiàn)在溫度為30℃,反應(yīng)時(shí)間為1h的條件下,以合成的材料為催化劑,H202為氧化劑,[Omim]BF4為萃取劑所形成的萃取耦合催化氧化脫硫(ECODS)體系具有最佳的脫硫活性。此外,對(duì)反應(yīng)溫度、H202用量、反應(yīng)溶劑及不同硫化物這些影響脫硫活性的因素進(jìn)行了考察。通過GC-MS分析,反應(yīng)結(jié)束后,二苯并噻吩(DBT)的反應(yīng)產(chǎn)物只有DBTO2,并且ECODS的反應(yīng)機(jī)理也得到了證明。將鐵基氧化還原型離子液體負(fù)載于介孔材料SBA-15上合成了一種新型的催化劑,并將該催化劑用于燃油的氧化脫硫研究。通過XRD,N2吸附-脫附,TEM, FTIR, DRS和XPS等技術(shù),對(duì)樣品的組成和結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析和確定。表征結(jié)果證明該催化劑具有較大的比表面積,有利于反應(yīng)物和氧化劑接觸。在萃取耦合催化氧化脫硫體系中,[Omim]BF4不僅是萃取劑,反應(yīng)介質(zhì),而且是共催化劑。在萃取耦合催化氧化體系中,DBT的脫除率能達(dá)到94.3%。本論文合成了一種多相催化劑,將磷鎢酸(HPW)固載在離子液體修飾的SBA-15上并對(duì)其進(jìn)行燃油氧化脫硫(ODS)研究。通過XRD、 FTIR、XPS、N2吸附-脫附、SEM和TEM等表征手段對(duì)合成的催化劑的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)進(jìn)行了表征,結(jié)果表明所合成得到的催化劑具有有序的介孔結(jié)構(gòu)和較大的比表面積。由于咪唑基離子液體的引入,催化劑對(duì)模擬油展現(xiàn)出良好的潤(rùn)濕性,此性質(zhì)對(duì)脫硫活性提高有很大的意義。該體系在60℃下反應(yīng)40 min,可對(duì)DBT和4,6-DMDBT實(shí)現(xiàn)深度脫除,同時(shí)在反應(yīng)60 min后,可使BT的脫除率達(dá)到81.3%,此外,該催化劑有良好的再生性,循環(huán)反應(yīng)4次后,脫硫活性略有降低。在氧化脫硫(ODS)中,H2O2通常是作為氧化劑,為了實(shí)現(xiàn)深度脫硫,往往需要過量的H2O2,在本論文中,將磷鉬酸(HPMo)固載在離子液體修飾的SBA-15上合成了HPMo-IL/SBA-15催化劑,該催化劑同時(shí)具有HPMo和SBA-15的優(yōu)點(diǎn),SBA-15的大表面積可以使HPMo活性位點(diǎn)很好地分散在載體表面,結(jié)果表明HPMo可以穩(wěn)定地負(fù)載在咪唑基離子液體修飾的SBA-15上。同時(shí),在引入咪唑基離子液體之后,HPMo-IL/SBA-15顯示出疏水的性質(zhì)。實(shí)驗(yàn)考察了該疏水型催化劑的氧化脫硫性能,當(dāng)H202/S摩爾比為2,即化學(xué)計(jì)量比時(shí),在60℃下反應(yīng)90 min,對(duì)DBT的脫除率在90%以上。當(dāng)H202/S摩爾比由2增加到2,5時(shí),40 min內(nèi)就可達(dá)到100%的脫硫率。此外,該催化劑可吸附DBT的氧化產(chǎn)物DBTO2,因此,HPMo-IL/SBA-15不僅僅是一種高效的催化劑,同時(shí)也有吸附劑的作用。本論文將硅鎢酸(HSiW)負(fù)載在離子液體修飾的介孔材料SBA-15上合成了負(fù)載型催化劑HSiW-IL/SBA-15。一系列表征如XRD, FTIR, N2吸附-脫附,XPS, TEM分析表明HSiW成功固載到離子液體修飾的SBA-15上并保持了SBA-15的介孔結(jié)構(gòu)。催化劑HSiW-IL/SBA-15相對(duì)于HSiW和HSiW/SBA-15具有優(yōu)異的催化脫硫活性。經(jīng)分析,HSiW-IL/SBA-15的高活性歸因于催化劑具有大的比表面積和孔徑,利于傳質(zhì)；并且催化劑表現(xiàn)出一定疏水性,與模擬油有較好的潤(rùn)濕性。將催化劑進(jìn)行不同溫度煅燒,400℃處理的催化劑,30 min就能達(dá)到100%的脫硫率。該多相催化劑具有較好的循環(huán)利用性,循環(huán)使用5次后仍有93.6%的脫硫率。
【關(guān)鍵詞】：介孔材料 負(fù)載型離子液體 多相催化 過氧化氫 氧化脫硫
【學(xué)位授予單位】：江蘇大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：X701.3
【目錄】：

• 摘要6-10
• ABSTRACT10-20
• 第一章 緒論20-46
• 1.1 燃油脫硫的必要性20-22
• 1.2 常見的燃油脫硫技術(shù)22-45
• 1.2.1 加氫脫硫技術(shù)22-23
• 1.2.2 生物脫硫技術(shù)23-24
• 1.2.3 吸附脫硫技術(shù)24-27
• 1.2.4 萃取脫硫技術(shù)27-31
• 1.2.5 氧化脫硫技術(shù)31-44
• 1.2.6 ODS面臨的挑戰(zhàn)44-45
• 1.3 選題目的、意義和研究?jī)?nèi)容45-46
• 第二章 MCM-41負(fù)載類Fenton離子液體催化氧化燃油脫硫的研究46-63
• 2.1 引言46-47
• 2.2 實(shí)驗(yàn)部分47-50
• 2.2.1 試劑47
• 2.2.2 儀器和設(shè)備47-48
• 2.2.3 催化劑的制備48-49
• 2.2.4 模擬燃油的脫硫?qū)嶒?yàn)49-50
• 2.3 結(jié)果與討論50-62
• 2.3.1 催化劑的紅外光譜(FTIR)分析50-51
• 2.3.2 催化劑的小角XRD分析51-52
• 2.3.3 催化劑的紫外可見漫反射光譜分析52-53
• 2.3.4 催化劑的透射電鏡(TEM)分析53-54
• 2.3.5 催化劑的熱重(TG-DSC)分析54
• 2.3.6 催化劑的N_2吸附-脫附分析54-56
• 2.3.7 不同脫硫體系對(duì)DBT脫除效果的影響56-57
• 2.3.8 不同的反應(yīng)參數(shù)對(duì)脫硫率的影響57-58
• 2.3.9 不同F(xiàn)eCl_3/[pmim]Cl摩爾比對(duì)脫硫率的影響58-59
• 2.3.10 不同硫化物脫除效果的考察59-60
• 2.3.11 反應(yīng)體系的循環(huán)性60
• 2.3.12 萃取耦合催化氧化機(jī)理60-62
• 2.4 本章小結(jié)62-63
• 第三章 SBA-15負(fù)載類Fenton離子液體催化氧化燃油脫硫的研究63-84
• 3.1 引言63-64
• 3.2 實(shí)驗(yàn)部分64-67
• 3.2.1 試劑64-65
• 3.2.2 儀器和設(shè)備65
• 3.2.3 催化劑的制備65-66
• 3.2.4 模擬燃油的脫硫?qū)嶒?yàn)66-67
• 3.3 結(jié)果與討論67-83
• 3.3.1 催化劑的小角XRD分析67-68
• 3.3.2 催化劑的紅外光譜(FTIR)和拉曼(Raman)光譜分析68-70
• 3.3.3 催化劑的X射線光電子能譜(XPS)分析70-71
• 3.3.4 催化劑的紫外可見光譜分析71
• 3.3.5 催化劑的透射電鏡(TEM)分析71-72
• 3.3.6 催化劑的N_2吸附-脫附分析72-74
• 3.3.7 不同脫硫體系對(duì)DBT的脫除效果74-75
• 3.3.8 不同煅燒溫度處理的催化劑對(duì)DBT脫除效果75-77
• 3.3.9 影響模擬油脫硫率的反應(yīng)參數(shù)77-80
• 3.3.10 不同硫化物的脫硫效果80-81
• 3.3.11 氧化脫硫機(jī)理81-83
• 3.4 本章小結(jié)83-84
• 第四章 HPW-IL/SBA-15催化氧化燃油脫硫的研究84-104
• 4.1 引言84-85
• 4.2 實(shí)驗(yàn)部分85-88
• 4.2.1 試劑85-86
• 4.2.2 儀器和設(shè)備86
• 4.2.3 催化劑的制備86-87
• 4.2.4 模擬燃油的脫硫?qū)嶒?yàn)87-88
• 4.3 結(jié)果與討論88-103
• 4.3.1 催化劑的X射線衍射(XRD)分析88-90
• 4.3.2 催化劑的X射線光電子能譜(XPS)和紅外光譜(FTIR)分析90-92
• 4.3.3 催化劑的N2吸附-脫附分析92
• 4.3.4 催化劑的SEM,TEM和EDS分析92-94
• 4.3.5 不同催化劑對(duì)DBT的脫除效果94-95
• 4.3.6 不同HPW負(fù)載量對(duì)DBT脫除的影響95-96
• 4.3.7 影響模擬油脫硫率的因素96-98
• 4.3.8 不同含硫化合物對(duì)脫硫效果的影響98-99
• 4.3.9 催化氧化過程的反應(yīng)機(jī)理99-101
• 4.3.10 催化劑的循環(huán)性101-103
• 4.4 本章小結(jié)103-104
• 第五章 HPMo-IL/SBA-15催化氧化燃油脫硫的研究104-125
• 5.1 引言104-105
• 5.2 實(shí)驗(yàn)部分105-108
• 5.2.1 試劑105-106
• 5.2.2 儀器和設(shè)備106
• 5.2.3 催化劑的制備106-107
• 5.2.4 模擬燃油的脫硫?qū)嶒?yàn)107-108
• 5.3 結(jié)果與討論108-124
• 5.3.1 催化劑的小角XRD分析108-109
• 5.3.2 催化劑的廣角XRD和透射電鏡(TEM)分析109-110
• 5.3.3 催化劑的紅外光譜(FTIR)分析110-112
• 5.3.4 催化劑的N_2吸附-脫附分析112-113
• 5.3.5 催化劑的X射線光電子能譜(XPS)分析113-114
• 5.3.6 催化劑的掃描電鏡(SEM)分析114-115
• 5.3.7 不同催化劑對(duì)DBT的脫除效果115-117
• 5.3.8 影響模擬油脫硫率的因素117-120
• 5.3.9 不同硫化物對(duì)脫硫效果的影響120-121
• 5.3.10 催化劑的循環(huán)性和脫硫機(jī)理121-124
• 5.4 本章小結(jié)124-125
• 第六章 HSiW-IL/SBA-15催化氧化燃油脫硫的研究125-150
• 6.1 引言125-126
• 6.2 實(shí)驗(yàn)部分126-130
• 6.2.1 試劑126-127
• 6.2.2 儀器和設(shè)備127
• 6.2.3 催化劑的制備127-128
• 6.2.4 模擬燃油的脫硫?qū)嶒?yàn)128-130
• 6.3 結(jié)果與討論130-148
• 6.3.1 催化劑的X射線衍射(XRD)分析130-132
• 6.3.2 催化劑的N_2吸附-脫附分析132-133
• 6.3.3 催化劑的掃描電鏡(SEM)分析133-134
• 6.3.4 催化劑的透射電鏡(TEM)分析134-135
• 6.3.5 催化劑的X射線光電子能譜(XPS)分析135-137
• 6.3.6 不同催化劑對(duì)DBT的脫除效果137-138
• 6.3.7 不同HSiW負(fù)載量對(duì)DBT脫除效果的影響138-139
• 6.3.8 影響模擬油脫硫率的因素139-140
• 6.3.9 不同煅燒溫度處理的催化劑對(duì)DBT脫除效果140-146
• 6.3.10 氧化產(chǎn)物的考察146-147
• 6.3.11 不同硫化物對(duì)脫硫效果的影響147
• 6.3.12 催化劑的循環(huán)性147-148
• 6.4 本章小結(jié)148-150
• 第七章 結(jié)論與展望150-153
• 7.1 結(jié)論150-151
• 7.2 論文創(chuàng)新點(diǎn)151-152
• 7.3 展望152-153
• 參考文獻(xiàn)153-174
• 攻讀博士學(xué)位期間發(fā)表的論文174-177
• 致謝177

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前5條

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  本文關(guān)鍵詞：硅基負(fù)載型離子液體催化氧化燃油脫硫的研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：289721