ZrO2/SiO2催化剂的制备及其氧化脱硫性能研究

以己内酰胺-八水氧氯化锆低共熔溶剂为添加组分,采用溶胶-凝胶法合成含锆的硅胶,再经过高温煅烧得到n-ZrO₂/SiO₂ （n=2%,4%,6%） 负载型催化剂。并用红外光谱（FT-IR）、X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）、N₂吸附-脱附、X射线光电子能谱（XPS）对其进行结构表征,确定ZrO₂成功负载到SiO₂上。以ZrO₂/SiO₂为催化剂和吸附剂,H₂O₂为氧化剂组成催化氧化脱硫体系,并应用于模拟油脱硫。分别考察了氧化锆负载量、反应温度、氧硫比、催化剂加入量及不同类型的硫化物对脱硫效果的影响。实验结果表明,在反应温度为70℃、n（H₂O₂）/n（S）=4（摩尔比）、4%-ZrO₂/SiO₂的加入量为0.2 g的最佳反应条件下,氧化脱硫体系对二苯并噻吩（DBT）、4,6-二甲基二苯并噻吩（4,6-DMDBT）和苯并噻吩（BT）的脱除率分别为98.7%、93%和65.9%。且4%-ZrO₂/SiO₂回收利用5次后,DBT脱除率仍可达到91.8%。     

介孔分子筛HMS负载磷钨酸催化剂的制备及其氧化脱硫性能研究

杂多酸催化剂同时具有酸性和氧化性,用于轻质燃料油的氧化脱硫具有很好的效果。以十二胺为模板剂,磷钨酸为活性组分,介孔分子筛HMS为载体,分别采用浸渍法和一步合成法制备了负载型HPW/HMS催化剂。对催化剂进行了FT-IR和SEM分析表征,考察了催化剂制备条件和反应条件对其脱硫活性的影响。结果表明:采用一步合成法制备的HPW/HMS催化剂,其脱硫效率高于浸渍法制备的催化剂;与焙烧法相比,通过溶剂萃洗去除一步合成法制备过程中的模板剂,得到的催化剂脱硫率更高;HPW/HMS催化剂仍然保持磷钨酸的Keggin结构,能有效催化氧化二苯并噻吩(DBT);在反应温度50℃,反应时间60 min,催化剂质量0.02 g,H2O2体积0.1 m L的条件下,DBT脱除率达到96.5%。     

配体功能化负载型磷钼酸催化剂的制备及其氧化脱硫性能研究

以有机配体功能化的SBA-15为载体,将Co取代的磷钼酸（Co-POM）负载于功能化SBA-15载体上制备负载型催化剂。利用XRD、FT-IR、BET、TEM、TG等对催化剂结构进行表征。结果表明,—octyl、—NH₂基团成功嫁接到载体SBA-15上;催化剂的整体结构没有发生明显改变,催化剂活性组分均匀地分散在介孔SBA-15的表面和孔道中。以二苯并噻吩（DBT）为底物进行氧化脱硫反应,考察催化剂结构对催化活性的影响。结果表明,—octyl和—NH₂基团双功能化的催化剂（CO-POM-octyl-NH₂-SBA-15）脱硫效果最好,在反应温度为60℃、负载量为30%、反应时间为8 h、剂油体积比为1∶1的最佳反应条件下,催化剂对DBT脱除率达到94.95%。循环使用5次后,催化性能没有明显降低,具有良好的循环稳定性。     

MoO3-x/SiO2催化剂的制备及其在氧化脱硫中的应用

以钼酸铵为前驱体、亲水性SiO₂为载体,采用等体积浸渍法制备了负载型MoO_3-x/SiO₂系列催化剂。利用X射线衍射(XRD)、拉曼光谱(Raman)、紫外光谱(UV-Vis)、N₂吸附-脱附、X射线光电子能谱仪(XPS)和氢气程序升温还原(H₂-TPR)等技术手段对催化剂性质进行表征。以乙腈为萃取剂、过氧化氢为氧化剂的氧化脱硫反应中,研究了催化活性与催化剂表面性质的内在规律关系。结果表明,MoO_3-x活性组分的团聚是抑制氧化脱硫活性的主要原因,适宜的焙烧温度有利于获得所需活性位点且分散性高的催化剂,可有效对H₂O₂快速活化,提高DBTs脱硫率。在焙烧温度为350℃、O/S摩尔比为3、反应温度为60℃的最佳脱硫条件下,苯并噻吩(BT)、二苯并噻吩(DBT)和4,6-二甲基二苯并噻吩(4,6-DMDBT)的脱除率分别为77.2%、99.3%、96.4%。该催化体系中DBT的脱除率可达到国家脱硫标准(<10μg...     

硫酸改性介孔锆硅催化氧化脱硫

以P123为模板剂,ZrOCl_2为锆源、TEOS为硅源,并通过硫酸改性,采用直接合成的方法制备了介孔锆硅催化剂;利用XRD、TEM、FTIR的方法表征了催化剂;并利用该催化剂以O_2为氧源,丙酮、甲醇、乙醇和水的混合物为萃取剂,以二苯并噻吩的氧化为探针反应评价该催化剂的催化氧化活性,并在相同反应条件下,对多种催化剂进行催化活性对比。表征结果表明,该催化剂具有SBA-15典型的二维六方介孔结构特征,且活性组分硫酸氧锆良好的负载到SBA-15上。催化剂活性评价结果表明,各种催化剂催化活性:介孔锆硅硫酸氧锆磷钨酸(HPW)-SBA-15磷钼酸(HPMo)-SBA-15SBA-15,即介孔锆硅催化剂能更好的脱除模拟油中的二苯并噻吩(DBT),在一定条件下,脱除率可达到54.33%。     

EMIES/nC9H10O2基低共熔溶剂的制备及其氧化脱硫活性的研究

通过简单加热1-乙基-3-甲基咪唑硫酸乙酯（EMIES）离子液体和3-苯丙酸（C₉H₁₀O₂）的混合物，制备了一系列酸性低共熔溶剂EMIES/nC₉H₁₀O₂（n=0.25,0.5,1,2,4）。通过FTIR，¹H NMR和TGA的表征，确定EMIES/nC₉H₁₀O₂的结构。以该低共熔溶剂为催化剂和萃取剂，H₂O₂为氧化剂，组成氧化-萃取脱硫体系，用于脱除模拟油中的硫化物。考察了原料配比、反应温度、氧硫比（O/S）、低共熔溶剂加入量和不同硫化物对脱硫性能的影响。结果表明，在EMIES和C₉H₁₀O₂摩尔比为1∶1，反应温度为50℃，O/S比为8，低共熔溶剂加入量为1.5 g和模拟油5 ml的反应条件下，二苯并噻吩、4,6-二甲基二苯并噻吩和苯并噻吩的脱除率分别为94.8%、91.6%和46.4%。低共熔溶剂可循环使用6次，活性无明显下降。此外，对该氧化-萃取脱硫体系的脱硫机理进行了探讨。     

甲基咪唑盐酸盐/草酸型低共熔溶剂的制备及其在模拟油中氧化脱硫中的应用

通过简单加热并搅拌甲基咪唑盐酸盐和草酸的混合物合成了甲基咪唑盐酸盐/草酸（[HMIM]Cl/H₂C₂O₄）型酸性低共熔溶剂,以[HMIM]Cl/H₂C₂O₄为萃取剂和催化剂、H₂O₂为氧化剂催化氧化法脱除模拟油中的二苯并噻吩,考察不同的脱硫体系、反应温度、催化剂加入量、氧硫比、模拟油中含硫化合物类型对脱硫率的影响。实验表明,在反应温度为40℃、模拟油量为5 ml、[HMIM]Cl/H₂C₂O₄加入量为1.25 ml、O/S 12、反应时间为140 min的最佳反应条件下二苯并噻吩的脱除率可以达到92.2%。动力学分析表明,该氧化脱硫体系符合一级反应动力学方程。循环使用7次后催化剂的活性没有明显降低。     

硫酸改性介孔锆硅催化氧化脱硫

以P123为模板剂,ZrOCl_2为锆源、TEOS为硅源,并通过硫酸改性,采用直接合成的方法制备了介孔锆硅催化剂;利用XRD、TEM、FTIR的方法表征了催化剂;并利用该催化剂以O_2为氧源,丙酮、甲醇、乙醇和水的混合物为萃取剂,以二苯并噻吩的氧化为探针反应评价该催化剂的催化氧化活性,并在相同反应条件下,对多种催化剂进行催化活性对比。表征结果表明,该催化剂具有SBA-15典型的二维六方介孔结构特征,且活性组分硫酸氧锆良好的负载到SBA-15上。催化剂活性评价结果表明,各种催化剂催化活性:介孔锆硅>硫酸氧锆>磷钨酸(HPW)-SBA-15>磷钼酸(HPMo)-SBA-15>SBA-15,即介孔锆硅催化剂能更好的脱除模拟油中的二苯并噻吩(DBT),在一定条件下,脱除率可达到54.33%。     

酸性低共熔溶剂四乙基氯化铵/三氟乙酸高效催化氧化脱除模拟油中的硫化物

将适量四乙基氯化铵（TEAC）和三氟乙酸（TFA）通过简单搅拌加热（70℃）的方式合成一系列新型低共熔溶剂TEAC/nTFA（n=0.5,1,1.5,2）,并对其结构进行红外光谱和核磁共振氢谱表征分析。以TEAC/nTFA为催化剂和萃取剂,H₂O₂为氧化剂研究其对模拟油中硫化物的脱除效果。并考察了n_（TEAC（/n_（TFA（、温度、O/S、不同硫化物等反应条件对脱硫效率的影响。在最佳反应条件下,TEAC/TFA对二苯并噻吩（DBT（,苯并噻吩（BT（和噻吩（TH（的脱除率分别达到95.4%,56.2%和23.4%。基于一级动力学和Arrhenius方程,估算出氧化脱除DBT所需的活化能约为56.8 kJ·mol^-1。反应活化能较低,氧化反应较易进行。TEAC/TFA回收利用5次之后活性无明显降低。     

过渡金属取代磷钼酸催化剂的制备及氧化脱硫性能研究

以有机氨功能化的SBA-15为载体,制备过渡金属取代的磷钼酸(PMo₁₁M,M=Fe, Co, Cu)负载型催化剂。利用XRD、FT-IR、BET、TEM、TG等手段对催化剂结构进行表征,结果表明,过渡金属成功负载到载体SBA-15上;催化剂的整体结构没有发生明显改变,催化剂活性组分均匀地分散在介孔SBA-15的表面和孔道中。结合XPS数据和氧化脱硫实验结果,发现催化剂表面的氧空位,可以活化活性氧物种,有助于催化剂脱硫性能的提升。以二苯并噻吩（DBT）为底物,进行氧化脱硫反应,考察引入的过渡金属对催化剂结构的改变和催化活性的影响。得到Co取代催化剂(PMo₁₁Co-NH₂-SBA-15)的脱硫效果最好,DBT的转化率达到91.15%。PMo₁₁Co-NH₂-SBA-15催化剂具有良好的循环稳定性。     

苯酚型低共熔溶剂中硫酸钛作为催化剂高效氧化脱硫

低共熔溶剂广泛应用于氧化脱硫过程,开发新型的低共熔溶剂并进一步提升脱硫效果具有重要的意义。 以氯化胆碱为氢键受体,苯酚为氢键供体合成了ChCl/2Ph型低共熔溶剂。通过FT-IR和¹H NMR证实了苯酚和氯化胆碱之间存在氢键作用。以苯酚型低共熔溶剂为萃取剂,双氧水为氧化剂,硫酸钛为催化剂氧化脱除模拟油中的二苯并噻吩。考察了反应温度、V(ChCl/2Ph)/V(Oil)、n(H₂O₂)/n(S)、催化剂用量以及硫化物类型对脱硫率影响。实验表明最佳反应条件如下：模拟油量为5 ml,V(ChCl/2Ph)/V(Oil)=2∶10, n(H₂O₂)/n(S)=6,催化剂用量为0.01 g,反应温度为40℃,反应时间180 min。在此条件下脱硫率可以达到98.2%。求得体系的表观活化能为41.9 kJ/mol。含有催化剂的低共熔溶剂相可以重复使用5次且活性没有明显降低。机理研究表明形成钛的过氧化物和Br?nsted酸性是具有较高脱硫活性的关键。     

Fe-SBA-16介孔分子筛的制备及其催化苯酚羟基化反应性能

以正硅酸乙酯为硅源,F127为模板剂,采用水热合成法直接合成不同铁含量的Fe-SBA-16分子筛。通过X射线衍射、N₂物理吸附-脱附、红外光谱、紫外-可见漫反射光谱等分析手段对催化剂的结构进行表征。研究了Fe-SBA-16在以H₂O为溶剂,H₂O₂为氧化剂的苯酚羟基化反应中的催化活性并考察了不同的反应条件（Fe含量、反应温度、反应时间、催化剂用量、反应物配比）对催化性能的影响。结果表明,在一定铁含量的条件下合成出的Fe-SBA-16样品均保持了SBA-16介孔分子筛的立方笼状介孔结构和高的比表面积,且Fe被成功地引入到SBA-16骨架上。当Si/Fe=30时,Fe-SBA-16催化剂表现出良好的催化活性和选择性。反应温度为65℃,反应时间为2h,苯酚：双氧水为1：0.4时催化活性最好,苯酚的转化率为30.8%,邻苯二酚与对苯二酚的选择性分别为64.3%与30.5%。     

Oxidative desulfurization of model and real oil samples using Mo supported on hierarchical alumina-silica: Process optimization by Box-Behnken experimental design

The catalytic performance of Mo supported on hierarchical alumina-silica (Si/Al=15) with Mo loadings of 3, 6 and 15 wt% was investigated for the oxidative desulfurization (ODS) of model and real oil samples. Hierarchical alumina-silica (hAl-Si) was synthesized by economical and ecofriendly silicate-1 seed-induced route using cetyltrimethylammonium bromide (CTAB) as mesoporogen. The effect of CTAB on the structure of catalyst was studied by characterization techniques. The results revealed that 6%Mo/hAl-Si had the highest sulfur removal compared to the other catalyst loadings. The effect of operating parameters was evaluated using Box-Behnken experimental design. The optimal desulfurization conditions with the 6%Mo/hAl-Si catalyst were determined at oxidation temperature of 67℃, oxidation time of 42 min, H₂O₂/S molar ratio of 8 and catalyst dosage of 0.008 g·ml^-1 for achieving a conversion of 95%. Under optimal conditions, different sulfur-containing compounds with initial concentration of 1000 ppm, Dibenzothiophene (DBT), Benzothiophene (BT) and Thiophen (Th), showed the catalytic oxidation reactivity in the order of DBT > BT > Th. According to the regeneration experiments, the 6%Mo/hAl-Si catalyst was reused 4 times with a little reduction in the performance. Also, the total sulfur content of gasoline and diesel after ODS process reached 156.6 and 4592.2 ppm, respectively.     

预成型高岭土干胶转化合成NaY型分子筛

通过干胶转化法制备了整体式NaY分子筛,采用XRD、SEM及XRF分析表征原料及产物,系统考察了合成体系的n（SiO₂）/n（Al₂O₃）、n（Na₂O）/n（SiO₂）、水量、晶化温度和晶化时间对整体式NaY分子筛制备的影响。结果表明,合成体系n（SiO₂）/n（Al₂O₃）=7.5时,骨架硅铝比（二氧化硅与氧化铝物质的量比）最大为6.12;n（Na₂O）/n（SiO₂）逐渐增大,整体式NaY分子筛结晶度逐渐升高,当n（Na₂O）/n（SiO₂）增至0.35时,会导致P型分子筛的生成;晶化温度从90 ℃逐渐增至120 ℃时,整体式NaY分子筛结晶度也随之升高;在110 ℃下晶化20 h,产物的结晶度达到98%并趋于稳定。干胶转化制备整体式NaY分子筛必须有水的参与,n（H₂O）/n（SiO₂）为4.2左右对反应物的成型及整体式NaY分子筛的晶化较为适宜。     

钒铬还原渣酸浸液中钒铬初步分离工艺

钒铬还原渣是钠化提钒过程的典型危险固体废弃物,其资源化利用需求迫切。中国科学院过程工程研究所提出钒铬还原渣硫酸酸解-钒铬初步分离-铬/钒/铁络合深度分离技术路线,并在攀钢集团建成万吨级示范工程。本文重点考察钒铬还原渣酸解液中钒铬初步分离原理及工艺,研究了H₂O₂和Na₂S₂O₈两种氧化剂对沉钒效果的影响,并通过实验确定了最佳工艺条件。结果表明：以H₂O₂为氧化剂时,H₂O₂与钒摩尔比为0.75、氧化温度为60℃、初始溶液pH为2.0、氧化时间为60min、水解温度为95℃、水解时间为2.5h的条件下可得到84.2%的沉钒率;以Na₂S₂O₈为氧化剂时,Na₂S₂O₈与钒摩尔比为0.65、氧化温度为90℃、氧化时间为45min、沉钒初始溶液pH为2.5、沉钒温度为90℃、沉钒时间为2.5h的条件下可获得93.1%的沉钒率。过硫酸钠氧化过程温和,沉钒率高,铬损失小,更适合工业推广应用。采用SEM获得了沉淀产物的微观形貌,煅烧后得到V₂O₅产品,采用XRF获得了产品组成,通过X射线衍射确定得到的V₂O₅产品为正交晶型。     

超顺磁负载型催化剂 H3PW12O40/γ-Fe2O3催化噻吩和烯烃的烷基化反应简

The alkylation of sulfur compounds with olefine is considered to be an attractive way to attain high level of sulfur removal by raising the boiling point of sulfur-containing compounds to ease their separation from lighl fractions by distillation. A series of superparamagnetic supported catalysts, used for alkylation of thiophene with 1-octene, were prepared by loading H3PW12040 （HPW） onto commercially available nanoparticles γ-Fe2O3 through incipient wet impregnation method. The catalysts were characterized by X-ray diffraction （XRD）, Fourier transform infra-red （FT-IR）, thermo gravimetric analysis （TG）, N2-adsorption and vibrating sample magnetometer （VSM）. The physicochemical characterization reveals that 7-Fe203 could be accommodated to immobilize and disperse HPW. Moreover, possessing high magnetization of 26.1 A.mZ.kg-1 and with mesoporous structure with specific surface area of 35.9 m2·g^-1, the 40% （by mass） HPW loading catalyst is considered the proper catalyst for olefinic alkylation of thiophenic sulfur （OATS） and can be separated in an external magnetic field. The catalytic activity was investigated in the alkylation reaction of thiophene with 1-octene, and the conversion of thiophene is up to 46% at 160 ℃ in 3 h. The 40% （by mass） H3PW12O40/γ-Fe2O3 catalyst can be reused 6 times without too much loss of activit and keeps its property of superparamagnetism.     

C6H11NO/nCF3SO3H型低共熔溶剂氧化脱除模拟油中的二苯并噻吩

通过简单加热并搅拌己内酰胺（C₆H₁₁NO）和三氟甲磺酸（CF₃SO₃H）的混合物合成了C₆H₁₁NO/nCF₃SO₃H（n=0.25，0.5，1）型酸性低共熔溶剂。利用红外光谱（FTIR）和氢谱（¹HNMR）确定了C₆H₁₁NO/nCF₃SO₃H的结构特征。以C₆H₁₁NO/0.5CF₃SO₃H低共熔溶剂和H₂O₂组成萃取-氧化脱硫系统，并将其应用于脱除模拟油中的二苯并噻吩（DBT）。研究n(CF₃SO₃H)∶n(C₆H₁₁NO)、反应温度、O/S、C₆H₁₁NO/0.5CF₃SO₃H的加入量和不同类型的硫化物对脱硫效果的影响。实验结果表明，在模拟油体积为5mL、n(CF₃SO₃H)∶n(C₆H₁₁NO)=0.5、反应温度为60℃、 O/S=6、C₆H₁₁NO/0.5CF₃SO₃H的加入量为1.0mL的最佳反应条件下，C₆H₁₁NO/0.5CF₃SO₃H对DBT、4,6-DMDBT、BT和真实油的脱硫率分别达99.4%、98.6%、83.6%和61.6%。红外表征分析了DBT与DESs之间存在相互作用，这种作用促进了氧化脱硫的进程。催化剂5次循环反应以后，其脱硫率仍高达91.9%，表明C₆H₁₁NO/0.5CF₃SO₃H低共熔溶剂具有较高的脱硫性能和稳定性。