石墨相氮化碳负载磷钨酸杂化材料的制备及其氧化脱硫催化性能

以1-丁基-3-甲基咪唑溴离子液体([Bmim]Br)、磷钨酸(H_3PW_(12)O_(40))和g-C_3N_4为原料,采用原位沉淀法合成了负载型[Bmim]_3PW_(12)O_(40)/g-C_3N_4催化剂(BPWO/g-C_3N_4)。通过XRD、FT-IR、UV-vis、氮气吸附、TEM和XPS等手段对催化剂的形貌和结构进行了表征,并以二苯并噻吩(DBT)的正庚烷溶液为模拟油、过氧化氢为氧化剂,考察了各组分负载量、催化剂用量、氧/硫物质的量比(O/S)和反应温度变量等对其氧化脱硫效果的影响。结果表明,BPWO/g-C_3N_4具有Keggin型杂多阴离子结构特征,BPWO (20%)/g-C_3N_4催化剂具有最优的对DBT的氧化脱硫性能,在50℃、O/S物质的量比为6.0的条件下反应180 min,可以完全氧化浓度为800μg/g的含DBT模拟油。同时,该BPWO/g-C_3N_4催化剂具有良好的重复使用性能,循环使用八次后其对DBT的氧化活性没有明显降低。     

磷钨酸纳米ZSM-5复合催化剂的氧化脱硫反应性

采用浸渍法制备了纳米晶ZSM-5负载的磷钨酸复合固体催化剂,纳米晶ZSM-5上单独负载磷钨酸时,Keggin结构磷钨酸转变为Dawson结构多酸化合物,结合镍盐后Keggin结构保持不变。 以有机硫化物氧化脱硫为探针反应的研究结果表明,在低温(40 ℃)反应条件下,含二苯并噻吩有机硫组分的正辛烷模拟油品的脱硫率高达94.5%。     

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.     

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。     

一株红球菌脱硫菌株脱硫特性的研究

从炼油厂污水排放口取得的土样中筛选到一株能降解二苯并噻吩 (DBT)的菌株 ,用GC/MS方法 ,证明其降解DBT走硫专一脱除途径 ,即“4S途径” .该菌株被命名为SDUZAWQ ,用微生物生理生化实验及 16SrDNA序列分析初步鉴定为红球菌属 (Rhodococcussp .) .实验结果表明 ,红球菌SDUZAWQ可有效降解苯并噻吩 (BT)和DBT及其甲基衍生物 .在 2d内 ,BT与DBT可同时完全降解 ,0 .5mmol·L-1的BT在 1d内可降解掉 86% ,降解速度高于DBT的降解 .5 MBT的降解率也高于 4,6 DMDBT和 4 MDBT .4 MDBT较 4,6 DMDBT更难降解 ,在 2d内 ,红球菌SDUZAWQ可降解 62 %的 4,6 DMDBT ,而相同条件下 ,4 MDBT仅能被降解 3 6% .     

金属有机骨架材料MIL-53(Al)负载钴催化剂的CO催化氧化反应性能

采用溶剂法合成了热稳定性高的金属有机骨架材料MIL-53(Al)(MIL:Materials of Institut Lavoisier),用此材料为载体负载钴催化剂用于CO的催化氧化反应,并与Al2O3负载的钴催化剂进行了对比.采用热重-差热扫描量热(TG-DSC)、傅里叶变换红外(FTIR)光谱、X射线衍射(XRD)、N2物理吸附-脱附、透射电子显微镜(TEM)、氢气程序升温还原(H2-TPR)等方法对催化剂的结构性质进行了表征.TG和N2物理吸附-脱附结果表明,载体MIL-53(Al)有好的稳定性和高的比表面积;XRD以及TEM结果表明Co/MIL-53(Al)上负载的Co3O4颗粒粒径(平均约为5.03 nm)明显小于Al2O3上Co3O4颗粒粒径(平均约为7.83 nm).MIL-53(Al)的三维多孔结构中分布均匀的位点能很好地分散固定Co3O4颗粒,高度分散的Co3O4颗粒有利于CO的催化氧化反应.H2-TPR实验发现Co/MIL(Al)催化剂的还原温度低于Co/Al2O3催化剂的还原温度,低的还原温度表现为高的催化氧化活性.CO催化氧化结果表明,MIL-53(Al)负载钴催化剂的催化活性明显高于Al2O3负载钴催化剂,MIL-53(Al)负载钴催化剂在160°C时使CO氧化的转化率达到98%,到180°C时CO则完全转化,催化剂的结构在催化反应过程中保持稳定.     

负载型磷化镍催化剂的溶剂热法制备及其加氢脱硫性能

以廉价的三苯基膦(PPh₃)为磷源,以三正辛胺(TOA)为液相反应体系,溶剂热法制备了负载型Ni₂P/MCM-41催化剂,并采用XRD、BET、CO吸附、XPS和TEM等手段对制备得到的催化剂进行了表征。该方法的合成温度为330 ℃,反应在常压下进行,比程序升温还原法(H₂-TPR)所需的还原温度至少低300 ℃,比传统的溶剂热法合成原料更廉价。以二苯并噻吩(DBT)为模型化合物,比较了所制备的Ni₂P/MCM-41催化剂与H₂-TPR法制备的催化剂结构以及加氢脱硫(HDS)性能。结果表明,溶剂热法能够降低催化剂表面上P物种的集聚,从而得到较大比表面积的Ni₂P催化剂(690 m²/g);促进小尺寸、高度分散的Ni₂P活性相的生成;制得的催化剂的HDS活性明显高于H₂-TPR法催化剂,在反应温度340 ℃,质量空速2.0 h^-1,H₂/油=500(体积比),3.0 MPa的条件下,Ni₂P/M41-R催化剂DBT转化率达到96.8%,较H₂-TPR法高10.6%。     

超声与微波条件下Ce4+对柴油氧化脱硫的比较研究

分别在超声和微波条件下使用Ce4 把柴油中的硫化物(主要为苯并噻吩类)氧化成砜类化合物后,再用DMF把它萃取除去。超声条件下的氧化脱硫得到95.5%的高脱硫率,达到世界燃料规范Ⅲ柴油质量标准。微波条件下的氧化脱硫得到82.7%的脱硫率。Ce4 氧化媒质可以经电化学方法再生循环利用,DMF也可以循环利用,无三废排放,具有优化的经济效益比,符合绿色化学发展的趋势。     

超声方法条件下Ce4+对柴油的氧化脱硫

首次超声条件下使用Ce4 氧化柴油中的硫化物(主要为苯并噻吩类),并把这类硫化物氧化成砜类化合物,再选用合适的溶剂(DMF)将这些砜类化合物通过萃取方法除去,使柴油中的总硫含量从554mg/L降到25mg/L,达到了95.5%的高脱硫率。处理后的柴油总硫含量符合世界燃料规范Ⅲ柴油质量标准(不大于30mg/L)。同时,Ce4 氧化媒质可以通过电化学方法再生循环利用,DMF也可以循环利用,无三废排放、具有最佳的经济效益比,并且这种脱硫方法符合绿色化学发展的要求。最佳的操作条件:反应温度为70℃,溶液的pH=0.69,反应时间为50min;V(油):V(水)=1:9。Ce4 氧化媒质的再生条件:Pb电极为阳极,石墨电极为阴极,反应中需要的槽压为3.1V,再生后Ce4 氧化媒质仍具有很好的脱硫效果。     

氨基酸功能化磷钨酸盐的制备及其催化氧化脱硫性能

以L-丙氨酸和磷钨酸为原料,合成氨基酸功能化磷钨杂多酸盐([Ala]3PW),并采用XRD、FT-IR对其结构进行表征。以[Ala]3PW为催化剂,过氧化氢作为氧化剂,甲基咪唑四氟硼酸盐([HMIM]BF4)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、O/S物质的量比、萃取剂加入量、硫化物类型等因素对脱硫效率的影响。结果表明,在模拟油为10mL、[Ala]3PW=0.04g、O和S的物质的量比为6、V([HMIM]BF4)/V(oil)=0.6、反应温度50℃、反应时间180min的条件下,DBT的转化率可达到98.2%。催化剂循环使用4次活性没有明显的降低。     

聚合离子液体磷钨酸盐合成及催化模拟油氧化脱硫

合成了新型的聚合离子液体磷钨酸盐(聚1-丁基-3-乙烯基咪唑磷钨酸盐)(PBVIm PW),采用FT-IR、XRD和TG进行表征,通过CHN元素和ICP分析确定其结构。催化剂用于过氧化氢为氧化剂的模拟油品氧化脱硫反应。考察反应温度、氧硫比、催化剂用量等对脱硫率的影响。结果表明,当反应温度为50℃,n(H_2O_2)/n(S)为8,n(PBVIm PW(P))/n(BT)为0.4∶1.0,反应时间150 min时,苯并噻吩(BT)的转化率可以达到99.4%。催化剂可回收重复使用四次,催化活性无明显下降。     

Immobilization of phosphotungstic acid in an amino‐containing metal–organic framework for oxidative desulfurization

A composite material has been successfully synthesized using an amino‐containing metal–organic framework (NH₂‐MOF) and phosphotungstic acid (PTA). This composite was characterized using X‐ray diffraction, high‐resolution transmission electron microscopy, nitrogen adsorption–desorption measurements, Fourier transform infrared spectroscopy and X‐ray fluorescence. Characterization results confirmed the immobilization and good distribution of PTA in the NH₂‐MOF. The PTA/NH₂‐MOF was subsequently applied in the oxidative desulfurization of dibenzothiophene (DBT) with H₂O₂ as the oxidant in n‐octane under atmospheric conditions. Under optimal reaction conditions, the oxidative desulfurization conversion of DBT reached 100%, and there was no significant decrease of the catalytic activity after four recycles. Kinetic experiments were also performed for the reaction at various temperatures, which indicated that oxidative reaction rates followed pseudo first‐order kinetics, and the apparent activation energy for the desulfurization reaction was 34.1 kJ mol^?1. The results indicated that this material exhibited excellent catalytic performance for oxidative desulfurization of DBT. Copyright © 2016 John Wiley & Sons, Ltd.     

磷钨钒杂多酸相转移催化剂的制备及其深度氧化脱硫性能

以钒原子取代的Keggin型磷钨杂多酸与不同的季铵类阳离子表面活性剂反应合成了一系列磷钨钒杂多酸相转移催化剂,采用红外和X射线衍射对催化剂进行了表征。以H_2O_2为氧化剂,对模型柴油的氧化脱硫反应进行了研究,考察了季胺类表面活性剂种类、不同季胺盐含量、催化剂用量、氧硫比、反应温度等参数对反应的影响。结果表明,所制备的杂多酸相转移催化剂保留有杂多酸阴离子和季铵盐阳离子的结构特征。[(C_(16)H_(33)(CH_3)_3) N]_3H[PW_(11)VO_(40)]催化剂具有最佳的氧化脱硫性能和重复使用性能,在n(催化剂)/n(模型柴油)=1∶80,n(H_2O_2)/n(模型柴油)=8∶1,反应温度50℃,反应时间3 h的反应条件下,二苯并噻吩的转化率可达到100%;催化剂重复使用五次后,转化率为99.7%。反应过程中,该催化剂与反应物形成微乳体系,如同一个均相混合物,而反应结束体系静置一段时间后,催化剂和产物又形成两相,通过离心法就可以快速分离和回收催化剂。     

基于合成后修饰策略构建高灵敏度和选择性金属有机骨架基荧光静默系统用于抗坏血酸的检测

成功制备了一种在水溶液中表现出优异荧光性能和稳定结构的三维荧光金属有机骨架[Cd(L)(H₂O)_0.5]·DMF·2.5H₂O (1),其中 H₂L=3-(四唑-5-基)三唑。1在识别 Cr(VI)离子过程中表现出明显的荧光猝灭现象,并形成"开-关"荧光静默体系(Cr₂O₇^2-@1),该体系可以快速检测水溶液中的Cr(VI)离子,这是Cr(VI)的紫外吸收光谱和1的激发光谱重叠而导致的福斯特共振能量转移(FRET)。此外,通过消除FRET的作用,Cr₂O₇^2-@1的荧光强度可以恢复或超越原始值,从而实现对水体系中抗坏血酸(AA)的高选择性和灵敏度的荧光检测。同时,Cr₂O₇^2-@1体系可以成功检测维生素C片中的AA,回收率为98.20%~103.33%,相对标准偏差(RSD)为1.78%~3.42%。基于此,构建了以AA和铬(VI)为化学输入的荧光"IMPLICATION"分子逻辑门。     

MOFs for desulfurization of fuel oil: Recent advances and future insights

Nowadays, desulfurization of fuel oil has raised concern globally because of strict industrial and environmental legislations. Albeit hydrodesulfurization (HDS) has been extensively used in oil refineries to produce low sulfur oil (< 10 ppm) but not been proven as effective method for the removal of dibenzothiophene (DBT), benzothiophene (TH) and their derivatives. Subsequently, adsorptive desulfurization (ADS) and oxidative desulfurization (ODS) methods have been developed to achieve high removal efficiency. In the past decade, metal–organic frameworks (MOFs) and its composites as oxidative catalysts, as well as adsorbents, have attracted the researchers owing to high surface area, tunable properties, and reusable. The present review comprises use of MOFs and their composites for the removal of sulfur from fuel oil via ODS and ADS processes. Additionally, physicochemical properties of MOFs, mechanism, pros and cons of both process, regeneration, and future challenges have been discussed briefly. Moreover, current limitations and future prospective are also discussed.     

超声强化过氧化氢/三氯乙酸催化氧化柴油深度脱硫研究

选择H₂O₂一三氯乙酸作为催化氧化脱硫反应体系,砜类氧化产物用极性溶剂从柴油中萃取分离,研究了剂油体积比、有机酸用量、氧化反应温度、氧化反应时间等工艺参数对脱硫率的影响。在此基础上,引入功率超声为反应提供能量,并考察了超声频率、超声功率、超声时间等因素对脱硫效果的影响,从而确定最佳操作条件为,反应温度70℃,反应时间60min,三氯乙酸与过氧化氢体积比为1∶1,氧化剂与柴油体积比为1∶10,超声频率40kHz,超声功率200W,超声时间30min。萃取后柴油脱硫率可达97.5%,脱硫油收率94.0%。     

离子液体负载的金属框架Py/MOF-199的制备及其吸附脱硫性能

制备了金属框架MOF-199(Cu-BTC),并将[Hnmp][H2PO4]离子液体负载到MOF-199上合成了离子液体负载的金属框架Py/MOF-199。对吸附剂进行了X射线衍射、红外光谱、扫描电镜、比表面积表征。考察了MOF-199预处理条件、离子液体负载方式、负载量、负载温度、负载时间对噻吩吸附脱除性能的影响,通过正交实验优化了吸附剂的制备条件和吸附脱硫条件。结果表明,离子液体改性得到的Py/MOF-199保持了MOF-199的规则的八面体结构。Py/MOF-199的适宜制备条件为:采用二氯甲烷索氏提取并真空干燥法进行预处理MOF-199后,再用溶剂热法负载[Hnmp][H_2PO_4],负载温度为50℃,负载时间为8 h,负载量为7%。各因素对吸附剂脱硫性能影响大小顺序为:负载温度负载时间离子液体负载量。适宜Py/M OF-199吸附脱硫条件为:模拟油为10 mL,吸附剂用量0.2 g,吸附温度70℃,吸附时间1 h。在此条件下,噻吩脱除率可达到96.7%。