EMIES/p-TsOH型低共熔溶剂的合成及其氧化脱硫性能的研究

通过1-乙基-3-甲基咪唑硫酸乙酯离子液体（EMIES）和对甲苯磺酸（p-TsOH）的混合物制备EMIES/p-TsOH型低共熔溶剂。其结构特征通过红外光谱、氢谱和热重技术进行了分析。并以EMIES/p-TsOH作为催化剂与萃取剂,H₂O₂作为氧化剂研究了其对模拟油中的硫化物的脱除性能。考察了反应温度、n（H₂O₂）/n（S）比、低共熔溶剂加入量及硫化物类型对脱硫效果的影响。在最佳的条件下,模拟油中二苯并噻吩（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96.2%、92.2%和88.8%。经过五次循环使用后,DBT的脱除率仍达到93.6%。对该脱硫体系进行了动力学分析,其表观活化能为66.4kJ/mol。     

过氧磷钨酸催化氧化脱除模拟油中的含硫化合物

考察了以H₂O₂为氧化剂, 过氧磷钨酸为催化剂催化氧化脱除模拟油中的含硫化合物苯并噻吩(BT)和二苯并噻吩(DBT). 讨论了催化剂用量、反应温度、反应时间和剂油体积比等因素对反应的影响. 实验结果表明, 当催化剂用量为0.48%(质量分数), V(H₂O₂)∶V(Oil)=1∶50, 反应时间为60 min, 反应温度为60 ℃时, BT的脱除率达到96.48%, DBT的脱除率达到99.42%. 动力学研究结果表明, 过氧磷钨酸为催化剂的氧化脱除模拟油中的含硫化合物的反应为表观一级反应.     

有机-无机杂多酸类离子液体催化汽油超声氧化脱硫

合成了一系列有机-无机杂多酸类离子液体, 并将其应用于超声作用下的催化模拟汽油氧化脱硫反应. 结果表明, 在超声波辅助下, 不仅反应时间大大缩短, 而且脱硫效率也大幅提高. 在合成的一系列催化剂中, Zr_0.25[BMIM]HPW₁₂O₄₀表现出最佳的催化活性. 考察了超声波功率、 超声/间隙时间、 催化剂用量、 H₂O₂用量、 反应温度及反应时间等因素对脱硫效果的影响. 以Zr_0.25[BMIM]HPW₁₂O₄₀为催化剂, 在优化的条件下[n(Cat.)=0.008 mmol, V(H₂O₂)=40 μL, V(模拟油)=10 mL, V(乙腈)=1 mL, 温度25 ℃, 时间10 min, 超声功率300 W, 超声时间2 s, 间隙时间1.5 s], 二苯并噻吩(DBT)的脱硫率达到97.8%; 该催化剂循环使用5次后, 脱硫率仍为81.9%; 其对不同硫化物的催化活性顺序为DBT>4,6-二甲基苯并噻吩(4,6-DMDBT)>乙硫醚>苯硫醚>正丁硫醇>甲基苯基硫醚>苯并噻吩(BT)>噻吩.     

模拟油品氧化脱硫及反应动力学研究

在H₂O₂/WO₃/ZrO₂氧化体系中对以甲苯为溶剂、二苯并噻吩(DBT)为模型含硫化合物的模拟油品(硫的质量分数为1540×10^-6)进行了氧化脱硫研究,考察了反应温度、反应时间、氧化剂加入量、催化剂用量对DBT转化率的影响。实验结果表明,在反应温度50℃,反应时间90min,氧化剂加入量油/H₂O₂的体积比为20∶1和催化剂用量0.02g/mL的适宜氧化脱硫条件下,96%以上的DBT氧化为容易分离脱除的二苯并噻吩砜(DBTOs);同时研究了DBT氧化反应动力学,得知DBT氧化反应为一级反应,表观活化能E_a为55.37kJ/mol,指前因子A为3.35×10⁷min^-1。     

溴氧化铋/石墨烯可见光下光催化氧化脱硫的研究

采用水热法制备了BiOBr/石墨光催化剂, 并利用X 射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）、透射电镜（TEM）、固体荧光（PL）和紫外-可见漫反射光谱（UV-vis DRS）等方法对其进行表征。以二苯并噻吩的环己烷溶液为模拟油品,考察反应温度、石墨烯负载量和氧化剂H₂O₂用量等条件对BiOBr/石墨光催化氧化脱除模拟油中DBT的性能的影响,不同模型化合物的光催化活性为DBT>4, 6-DMDBT>BT,根据实验结果提出了BiOBr/石墨光催化剂氧化DBT的机理。     

MoO3/介孔Al2O3催化氧化脱除模拟油中的硫

以环己烷为溶剂,二苯并噻吩（DBT）、苯并噻吩（BT）、4,6-二甲基二苯并噻吩（4,6-DMDBT）、噻吩（Th）作为模型含硫化合物配制成模拟油,在MoO3/介孔Al2O3-H2O2体系中对模拟油催化氧化脱硫进行了研究. 考察了MoO3负载量、氧化剂用量、催化剂用量、氧化反应温度及反应时间对DBT脱除效果的影响. 实验结果表明：在MoO3负载量为20%,催化剂用量为1.5%,氧化剂H2O2与模拟油中硫的摩尔比为4,反应温度为60℃,反应时间为40分钟时DBT脱除率最高,达99.4%,几乎可以被完全脱除;在此条件下模型化合物的氧化反应活性顺序为：DBT > 4,6-DMDBT >BT>Th.     

Fe/Zr-SBA-15的制备及其催化氧化脱硫性能

为进一步提高氧化脱硫效果,采用直接水热法合成了不同Fe/Zr物质的量比改性的SBA-15分子筛(Fe/Zr-SBA-15),采用XRD、N₂吸附-脱附、TEM和UV-vis等对其进行了表征。Fe/Zr-SBA-15中Zr取代Si进入了分子筛骨架,大部分Fe物种分散良好,存在少量的聚集态铁的氧化物。以Fe/Zr-SBA-15-1.0为催化剂、H₂O₂为氧化剂、乙腈为萃取剂,分别考察了反应温度、O/S物质的量比和催化剂用量对模拟油中二苯并噻吩(DBT)的氧化效果。在反应温度50℃,O/S物质的量比为4,催化剂用量6 g/L的条件下,DBT的脱除率达到97.1%,这是由于催化剂中的Fe³⁺提供氧化活性中心和Zr⁴⁺提供的吸附中心的双重作用,且催化剂回收利用四次后,DBT的脱除率仍可达到91.3%。     

以城市污泥基氧化石墨烯为模拟酶比色传感检测H2O2

本研究构建了以城市污泥基氧化石墨烯(GO)为模拟酶的比色传感器用于定量检测H₂O₂。以城市污泥为基质利用改进Hummers法制备氧化石墨烯(GO),利用GO具有过氧化物模拟酶的特性，能够催化H₂O₂与3,3′,5,5′-四甲基联苯胺(TMB)的显色反应定量检测H₂O₂。结果显示，在最佳检测条件HAc-NaAc缓冲溶液pH 4.8、TMB溶液浓度30 mmol·L^-1和城市污泥基GO浓度460μg·mL^-1时，H₂O₂浓度在0.1～2μmol·L^-1和10～150μmol·L^-1范围内，与体系吸光度呈良好的线性关系，最低检测限为0.01μmol·L^-1。此方法对实际水样中H₂O₂含量进行检测，回收率在99%～103.77%之间。研究表明，城市污泥基GO具有与传统G...     

CuWO4/C复合物的制备和其在模拟油氧化脱硫中的应用

用混合煅烧法制备了CuWO₄/C复合物,并采用XRD、SEM、和BET等技术对其结构进行表征。以CuWO₄/C复合物为催化剂、过氧化氢为氧化剂、1-乙基-3-甲基咪唑硫酸乙酯盐离子液体为萃取剂氧化脱除模拟油中的二苯并噻吩(DBT)。考察了反应温度、双氧水加入量、萃取剂加入量等因素对脱硫效果的影响。结果表明,在相同的实验条件下,相比于CuWO₄,CuWO₄/C复合物具有更高的脱硫率。在模拟油为5.0 mL、催化剂加入量为0.02 g、H₂O₂加入量0.2 mL、萃取剂加入量1.0 mL、反应温度70℃、反应时间180 min的最佳实验条件下,DBT转化率可达到98.2%,催化剂循环使用四次活性没有明显降低。     

有机-无机型杂多酸相转移催化氧化脱硫性能研究

合成了四种有机-无机型杂多酸催化剂,包括[π-C₅H₅NC₁₆H₃₃]₃[PW₄O₁₆],[π-C₅H₅NC₁₆H₃₃]₃[PMo₄O₁₆],[π-C₅H₅NC₁₂H₂₅]₃[PW₄O₁₆]和[π-C₅H₅NC₁₂H₂₅]₃[PMo₄O₁₆]. 以有机硫的正辛烷溶液为模拟油品,H₂O₂为氧化剂,乙腈为萃取剂,在两相体系中,考察了上述四种催化剂对模拟油品中二苯并噻吩(DBT)氧化脱硫的催化活性. 结果表明,[π-C₅H₅NC₁₆H₃₃]₃[PW₄O₁₆]具有最佳的催化活性. 采用[π-C₅H₅NC₁₆H₃₃]₃[PW₄O₁₆]进行后续研究发现,反应完毕,[π-C₅H₅NC₁₆H₃₃]₃[PW₄O₁₆]以沉淀的形式析出,可以重复利用且脱硫效果很好. 研究表明,上述有机-无机型杂多酸属于相转移催化剂,氧化脱硫反应体系属于反应控制相转移催化体系. 在相同实验条件下,由于电子云密度和空间位阻效应共同的作用,DBT、噻吩(TH)、苯并噻吩(BT)和4,6-二甲基二苯并噻吩(4,6-DMDBT)脱硫由易到难的顺序为DBT >4,6-DMDBT >BT >TH,并分别通过GC-MS分析确定它们的氧化产物. 将[π-C₅H₅NC₁₆H₃₃]₃[PW₄O₁₆]进一步应用于柴油氧化脱硫,其中硫含量由355 mg/kg (mg/kg等同于ppmw)降至26 mg/kg,去除率达92.7%. 利用上述四种有机-无机型杂多酸作催化剂,研究DBT氧化反应过程动力学,确定DBT的表观反应级数均为一级,表观活化能为47.9～55.4 kJ/mol.     

C_9H_(10)O_2-0.5ZnCl_2/Al_2O_3的制备及其氧化脱硫性能

通过将C_9H_(10)O_2-0.5ZnCl_2双酸型低共熔溶剂固载到Al_2O_3上制备了C_9H_(10)O_2-0.5ZnCl_2/Al_2O_3催化剂。该催化剂采用XRD、FT-IR、SEM、EDS、N_2吸附-脱附技术进行了分析。以C_9H_(10)O_2-0.5ZnCl_2/Al_2O_3为催化剂,过氧化氢为氧化剂研究模拟油中芳香族硫化物的脱除性能。考察反应参数如温度、催化剂加入量、O/S物质的量比、硫化物类型等对催化剂脱硫活性的影响。实验结果表明,在模拟油为5 mL、催化剂量为0.2 g、O/S比为8、反应温度为60℃、反应时间为180 min的条件下,模拟油中二苯并噻吩(DBT)脱硫率为99.2%。此外,在模拟油氧化脱硫中催化剂循环使用六次,其氧化脱硫活性略有降低。研究了C_9H_(10)O_2-0.5ZnCl_2/Al_2O_3催化氧化脱硫的反应机理。     

SiO_2负载磷钨钒杂多酸杂化材料的制备及其氧化脱硫性能的研究

利用磷酸氢二钠、偏钒酸纳和钨酸钠为原料,合成了具有Keggin结构的磷钨钒杂多化合物(H5PW10V2O40),并与1-丁基-3-甲基咪唑溴(BmimBr)离子液体反应生成一种杂多酸杂化材料([Bmim]5PW10V2O40)。利用红外光谱(FT-IR)、X射线衍射光谱(XRD)和紫外可见光谱(UV-vis)对所合成的杂多酸杂化材料进行表征。结果表明,[Bmim]5PW10V2O40具有咪唑阳离子基团和Keggin型杂多阴离子基团的结构特征,并且两种基团之间存在相互作用。以SiO_2为载体制备负载型的杂多酸杂化材料催化剂[Bmim]5PW10V2O40/SiO_2,以H2O_2作为氧化剂,考察该催化剂对模拟油中DBT的氧化性能,并优化氧化反应条件,在反应温度40℃,O/S物质的量比为3.0的条件下,反应50min,模拟油品中的DBT的转化率可以达到100%。催化剂可以通过离心法分离,经过干燥之后,可以循环使用至少七次,而对DBT的氧化活性没有降低。     

磷钨酸功能化氮化碳的制备及其氧化脱硫研究

以磷钨酸和氮化碳为原料,合成磷钨酸功能化的氮化碳(g-C₃N₄/HPW),并采用XRD、SEM、FT-IR对其结构进行表征。以g-C₃N₄/HPW为催化剂,过氧化氢作为氧化剂,咪唑氟硼酸盐为萃取剂氧化萃取一体法脱除模拟油中的二苯并噻吩(DBT)。考察了反应温度、催化剂加入量、双氧水加入量、萃取剂加入量、硫化物类型等因素对脱硫效果的影响。结果表明,在模拟油为5 mL,g-C₃N₄/HPW为0.02 g,H₂O₂加入量为1.0 mL,BF₄ 为1.5 mL,反应温度70 ℃,反应120 min的条件下,DBT的转化率可达到93%。反应体系循环使用4次催化剂的活性没有明显的降低。     

超临界水热极速合成异质结构H4SiW12O40/Bi2WO6光催化剂及其脱氮性能

采用超临界水热合成方式极速合成一种H_4SiW_(12)O_(40)/Bi_2WO_6光催化剂,通过X射线衍射(XRD)、场发射扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、比表面积及孔隙度(BET)测定对所合成催化剂的结构和性质进行了考察,并以吡啶含量为15 mg/g的模拟油对光催化剂的脱氮效果进行评价。结果表明,该光催化剂为二维纳米片自组装成的三维球状结构,其中,H_4SiW_(12)O_(40)与Bi_2WO_6不是简单的固载关系而是在超临界水热条件下生成一种新的晶相,正是由于这种晶相的存在,使得H_4SiW_(12)O_(40)牢固固载在Bi_2WO_6光催化剂本体上的同时,对光生载流子进行了有效疏导,提升了H_4SiW_(12)O_(40)/Bi_2WO_6光催化剂的使用寿命和光催化活性。本研究针对光催化剂制备周期与晶形发育的矛盾,将超临界水热技术与光催化剂模板导向合成技术有机结合,在获得良好晶形异质结构H_4SiW_(12)O_(40)/Bi_2WO_6光催化剂的同时明显缩短了光催化剂的制备周期,从而降低了催化剂的制备成本,攻克了光催化剂工业化应用的主要矛盾,所制备的H_4SiW_(12)O_(40)/Bi_2WO_6光催化剂轻质油脱氮效率达97%以上。     

HPA/Bi_2WO_6光催化剂的制备及其脱氮性能研究

以Na2WO4·2H2O和Bi(NO3)3·5H2O为原料,通过不同表面活性剂为模板剂对所制备催化剂的形貌进行调控,将调控形貌后的催化剂固载不同种类杂多酸(HPA),再进行超临界流体干燥制得HPA/Bi2WO6光催化剂。并采用X射线衍射(XRD)、紫外-可见漫反射(UV-vis)、扫描电镜(SEM)、比表面积测定仪(BET)对所制备的催化剂进行表征,通过含氮模拟油对固载杂多酸后的催化剂的脱氮性能进行评价。结果表明,十二烷基硫酸钠(SDS)能起到更好的模板导向作用,从而获得由二维纳米片组装成的三维中空花状结构。采用超临界流体萃取干燥技术对催化剂进行提纯干燥,可有效地避免孔塌陷、团聚等现象,进一步增大了催化剂的比表面积,其脱氮效果有了进一步的提高。固载磷钨酸能有效地提高催化剂的表面酸性位点,从而显著提高了催化剂的催化活性,磷钨酸固载量为10%、剂油比为1∶100时、氙灯光照3 h脱氮率可达92.08%。     

一步法制备含W介孔碳材料及其氧化脱硫性能研究

以钨酸钠为钨源,以乙二胺四乙酸二钠为碳源经过高温煅烧制备了含W的介孔碳材料,采用XRD、SEM、FT-IR、BET对含钨的介孔碳材料进行表征。结果表明,煅烧后介孔碳材料的表面形成了粒状含有结晶水的氧化钨(WO_3·H_2O)。相比于纯的介孔碳材料,含钨介孔碳材料的总比表面积减小。以含W介孔碳材料为催化剂,H_2O_2作为氧化剂,1-丁基-3-甲基咪唑氟硼酸盐([BMIM][BF_4])离子液体作为萃取剂,组成萃取-催化氧化脱硫体系(ECODS)并研究其对模拟油中二苯并噻吩脱除效果。考察了氧化钨负载量、反应温度、H_2O_2加入量、催化剂用量、离子液体用量以及不同类型硫化物对二苯并噻吩脱除的影响。在最佳反应条件下,催化剂对二苯并噻吩(DBT)、4,6-二甲基二苯并噻吩(4,6-DMDBT)、苯并噻吩(BT)、噻吩(TH)和真实汽油的脱除率分别达到98.6%、65.6%、61.2%、57.8%和64.3%。催化剂回收利用五次之后脱硫率略有降低,仍高达95.2%。     

微波液相法一步合成H3PW12O40/Bi2WO6光催化剂及其脱氮性能

采用微波液相法一步合成了固载型H₃PW₁₂O₄₀/Bi₂WO₆光催化剂. 通过紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis)、 场发射扫描电子显微镜(SEM)、 表面积及孔隙度(BET)测定、 氨气程序升温脱附(NH₃-TPD)、 吡啶吸附红外光谱(Py-FTIR)和X射线衍射(XRD)对所合成催化剂的结构和性质进行了考察, 并以吡啶浓度为15 mg/g的模拟油对光催化剂的脱氮效果进行评价. 结果表明, 与传统浸渍固载法相比, 微波液相一步法不仅能高效合成H₃PW₁₂O₄₀/Bi₂WO₆光催化剂, 且所合成的催化剂能被低能量的光激发. 固载H₃PW₁₂O₄₀不但能提高Bi₂WO₆纳米颗粒的表面酸量, 还能通过改变Bi₂WO₆前驱液的酸强度来调控催化剂形貌. 在H₃PW₁₂O₄₀固载量为15%(质量分数), 微波功率为800 W, 反应时间为90 min条件下得到的H₃PW₁₂O₄₀/Bi₂WO₆的光催化脱氮活性最高, 在催化剂与模拟油质量比为1/300, 500 W氙灯光照60 min的最佳光催化反应条件下, 模拟油脱氮率达到92.63%.     

酸性离子液体萃取/催化二苯并噻吩氧化脱硫反应的优化

ö以Brönsted酸性离子液体N-甲基-2-吡咯烷酮磷酸二氢盐(\[Hnmp\]H₂PO₄)为萃取剂和催化剂,双氧水为氧化剂,二苯并噻吩(DBT)溶于正辛烷为模型油,利用正交实验法优化了DBT氧化脱硫反应工艺。所优化的反应条件为：反应温度60℃,模型油与离子液体体积比为1∶1,氧/硫摩尔比为16, 氧化时间5h;在此条件下模型油脱硫率达99.8%,实际柴油脱硫率为64.3%。由正交实验极差可知,各因素对DBT脱硫率影响的大小依次为：反应温度＞反应时间＞氧/硫摩尔比＞剂油比;离子液体循环利用6次,脱硫率下降不明显。