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。     

磷钼杂多酸离子液体催化氧化脱硫

 合成了新型的磷钼杂多酸离子液体 [hmim]3PMo12O40, 并将其用于室温离子液体 1-甲基咪唑四氟硼酸盐 ([hmim]BF4) 为溶剂的模拟油品氧化脱硫反应. 结果表明, 在温和的反应条件下, 过氧化氢与硫摩尔比为 4:1 时, 二苯并噻吩脱硫率为 90%, 二苯硫醚、苯甲硫醚和二乙硫醚的脱除率可达 100%. 离子液体催化体系循环使用 4 次后, 脱硫率没有明显下降.     

Keggin结构磷钼钨杂多酸的合成及其催化氧化燃油超深度脱硫的研究

以一种新型简便的低温酸化-醚萃取法制备了一系列Keggin结构磷钼钨杂多酸催化剂,其结构和组成经FT-IR, XRD和XRF表征,并对其进行催化氧化脱硫性能研究。结果表明,控制酸化溶液pH、采用低的滴加温度是实现钼钨比可控、合成具备Keggin结构的磷钼钨杂多酸催化剂的关键。以双氧水为氧化剂,考察磷钼钨杂多酸催化剂对模拟汽油中的噻吩、苯并噻吩和二苯并噻吩的氧化性能。研究发现,随着杂多酸钼钨比的增加,催化氧化脱硫活性呈先增加后降低的趋势,其中,H₃PMo_6.1W_5.9O₄₀杂多酸的催化氧化脱硫性能最优,对废机油裂解得到的汽柴油中噻吩类有机硫的完全转化时间为12 h。     

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。     

磷钨钒杂多酸对甲基丙烯酸甲酯的阻聚作用

利用DSC法测定了Dawson型和Keggin型磷钨钒杂多酸对甲基丙烯酸甲酯的阻聚效果. 研究结果表明, 对同一种杂多酸而言, 随着杂多酸样品用量的不断增加, 反应的速率常数不断减小, 阻聚性能提高. 对于不同的杂多酸而言, 随着杂多酸中钨原子与钒原子数目比例的降低, 反应的数率常数随之减小, 说明含钒原子数越多的杂多酸阻聚性能越好. 总体上, Dawson型磷钨钒杂多酸的阻聚性能要优于Keggin型的.     

磷钨杂多酸季铵盐催化脂肪酸甲酯环氧化

以钨酸钠、磷酸、过氧化氢H2O2和氯代十六烷基吡啶为原料制备了磷钨杂多酸季铵盐相转移催化剂.实验发现,采用乙酸乙酯溶解氯代十六烷基吡啶制备的催化剂呈颗粒状析出于油水界面,简单过滤即可分离.该催化剂与H2O2作用体系呈均相,反应速率显著加快.H2O2耗尽并降温后,催化剂以固体颗粒形式沉淀,回收率达90%,重复使用六次活性基本不变.采用FT-IR表征了反应前后催化剂结构的变化.以二氯乙烷为溶剂考察了反应条件对脂肪酸甲酯环氧化反应和H2O2利用率的影响.实验结果表明,在反应时间2.5h,催化剂0.3g,分步加入30%H2O23.5g(30.88mmol),反应温度65℃,二氯乙烷20mL,脂肪酸甲酯5.0g(双键22.84mmol)时,产品环氧值可达5.78%,双键环氧化选择性81.9%,H2O2利用率达86%.     

Dawson型磷钨钒杂多酸催化合成环己酮乙二醇缩酮

环己酮乙二醇缩酮又称1,4-二氧杂螺[4,5]癸烷,系缩酮类化合物,是重要的化工中间体,可作为特殊的反应溶剂及羰基保护基团。由于缩酮具有优于母体羰基化合物特殊的香气,其作为新型香晶、香料在日用化工和食品工业中已得到广泛应用。环己乙二醇缩酮通常在腐蚀酸无机酸如硫酸作用下     

钼钒磷杂多酸的合成及催化性能研究

Three heteropoly acids containing different amounts of V and Mo have been prepared by multi-step method. The methed was simple, economic in raw materials’ cost, and with relatively higher yield. ICP, TGA, Potentiometric Titrations, Infrared, XRD and ⁵¹V NMR characterizations revealed that the compounds synthesized in present work had Keggin structure. The catalytic performance of the heteropoly acids obtained for the direct hydroxylation of benzene to phenol was also investigated, 26% phenol yield with more than 90% selectivity was obtained.     

单缺位Dawson型磷钨杂多酸掺杂聚吡咯的过氧化氢传感器研究

在金电极上，用电化学方法将单缺位Ｄａｗｓｏｎ型磷钨杂多酸盐ａ２－Ｋ１０Ｐ２Ｗ１７Ｏ６１１５Ｈ２Ｏ的阴离子（Ｐ２Ｗ１７）掺杂到聚吡咯（ＰＰｙ）薄膜中，制成ＰＰｙ／Ｐ２Ｗ１７／Ａｕ的Ｈ２Ｏ２传感器。研究了它对 Ｈ２Ｏ２电还原过程的催化机理．其 ｉｐｅ与 ＣＨ２Ｏ２在 ６．０× １０－５～８． ８×１０－４ ｍｏｌ／Ｌ和８．８×１０－４～６．０×１０－３ｍｏｌ／Ｌ范围内呈良好的线性关系，检测下限为４．０×１０－５ｍｏｌ／Ｌ。用于模拟水样中Ｈ２Ｏ２的测定，结果较满意．     

Keggin型钼钒磷杂多酸催化剂上丙烷选择氧化性能的研究

系统研究了不同数目V⁵⁺取代的钼钒磷杂多酸H_3+nPMo_12－nV_nO₄₀ (n＝0～4)催化剂上丙烷选择氧化反应性能. 通过BET, IR, TPR, 紫外-可见光谱等表征手段对催化剂的理化性质进行了考察, 并对催化剂的结构-性能关系进行了初步关联. 在杂多酸的一级结构中, V⁵⁺对Mo⁶⁺的取代不仅改变了杂多阴离子金属-氧桥的键强以及晶格氧的插入能力, 而且也相应地调变了样品的酸量. 催化剂活性随V⁵⁺取代数量的递增而增强; 适宜数量的V⁵⁺取代提高了含氧酸产物的选择性, 而过量的V⁵⁺取代则导致部分氧化产物的深度氧化. 考察了在Keggin型杂多酸二级结构上引入钒物种的影响, 也即将钒物种(VO)²⁺作为抗衡离子取代部分质子以调变催化剂的结构与性质. 实验表明, 处于一级结构和二级结构[(VO)²⁺抗衡离子]中的V在反应中均可离析出少量V₂O₅物种. 适宜量的(VO)²⁺物种以及离析出来的少量V₂O₅物种可能均对催化剂的性能有贡献. 显然, 钒在不同位置的价态变化以及形态的不同, 会导致催化性能的相应改变.     

尿素/H2O2溶液同时脱硫脱硝机理研究

在填料塔上对尿素/H₂O₂溶液同时脱硫脱硝进行了实验研究。结果表明,尿素溶液对SO₂具有很高的去除效率,但对NO_x的去除受到多种因素的影响。实验主要研究了H₂O₂浓度、吸收反应温度、溶液pH值等因素对脱硝效率的影响,并确定了最佳实验条件,在此条件下脱硫脱硝效率分别达到100%和52.6%。同时,采用化学分析法和气相色谱法对尿素溶液同时脱硫脱硝的反应产物进行分析,推导出尿素/H₂O₂溶液同时脱硫脱硝的反应机理和总化学反应方程式。该技术可用于对现有湿法脱硫技术的改造,使其同时具有脱硫脱硝功能。     

WO_3-TiO_2/SBA-15的制备及其光催化氧化脱硫性能

采用孔道内水解法制备了WO_3-TiO_2/SBA-15催化剂用于光催化氧化柴油脱硫,利用XRD、SEM、EDS、N2吸附-脱附、FT-IR、TG-DTA和UV-vis等技术对该催化剂进行了表征,考察了WO_3和TiO_2负载量、焙烧温度和焙烧时间对其光催化氧化脱硫性能的影响。结果表明,WO3和Ti O2负载量分别为1.6%和15%,焙烧温度500℃,焙烧时间为3 h条件所制备的催化剂性能最佳;在该条件下制备的WO_3-TiO_2/SBA-15催化剂仍保持SBA-15的六方介孔结构,模拟柴油的脱硫率高达87.9%,且具有良好的回收再生性能。     

Facile synthesis of inorganic–organic Fe2W18Fe4@NiO@CTS hybrid nanocatalyst induced efficient performance in oxidative desulfurization of real fuel

In this work, a new nanocatalyst, Fe₂W₁₈Fe₄@NiO@CTS, was synthesized by the reaction of sandwich‐type polyoxometalate (Fe₂W₁₈Fe₄), nickel oxide (NiO), and chitosan (CTS) via sol–gel method. The assembled nanocatalyst was systematically characterized by FT‐IR, UV–vis, XRD, SEM, and EDX analysis. The catalytic activity of Fe₂W₁₈Fe₄@NiO@CTS was tested on oxidative desulfurization (ODS) of real gasoline and model fuels. The experimental results revealed that the levels of sulfur content and mercaptan compounds of gasoline were lowered with 97% efficiency. Also, the Fe₂W₁₈Fe₄@NiO@CTS nanocatalyst demonstrated an outstanding catalytic performance for the oxidation of dibenzothiophene (DBT) in the model fuel. The major factors that influence the desulfurization efficiency and the kinetic study of the ODS reactions were fully detailed and discussed. The probable ODS pathway was proposed via the electrophilic mechanism on the basis of the electrophilic characteristic of the metal‐oxo‐peroxo intermediates. The prepared nanocatalyst could be reused for 5 successive runs without any appreciable loss in its catalytic activity. As a result, the current study suggested the potential application of the Fe₂W₁₈Fe₄@NiO@CTS hybrid nanocatalyst as an ideal candidate for removal of sulfur compounds from fuel.     

银离子修饰的介孔磷钨酸/二氧化硅催化剂氧化脱硫性能研究

采用银修饰介孔磷钨酸/二氧化硅（mesoporous HPW/SiO₂）催化剂,并研究了其在模拟柴油和真实柴油氧化脱硫反应中的催化性能。通过银修饰介孔HPW/SiO₂,结合银离子对有机硫化物的选择吸附性和HPW对有机硫化物的催化氧化活性,以达到选择氧化脱硫的目的。模拟柴油分别采用石油醚、苯、1-辛烯和二苯并噻吩配制,当银离子与HPW的摩尔比为2时,催化剂具有最高的选择催化氧化活性。采用N₂ 吸附-脱附、XRD、UV-vis和EDS表征了银修饰的介孔HPW/SiO₂催化剂,结果表明,银物种分散均匀且以Ag⁺形式存在。真实柴油的脱硫研究表明,相比介孔HPW/SiO₂催化剂,修饰的催化剂介孔Ag₂-HPW/SiO₂脱硫率提高了4.6%,初始硫含量为1800×10^-6的直馏柴油能被脱除至228×10^-6,脱硫率为87.3%。介孔Ag₂-HPW/SiO₂催化剂具有良好的再生性能,经再生处理后,Ag的损失量极少,其三次脱硫率达到84.8%。     

改性固体超强酸S2O82-/ZrO2-CoO用于FCC汽油氧化脱硫的研究

以硝酸锆、硝酸铜和硝酸钴为金属源,过硫酸铵作为浸渍液,采用共沉淀浸渍法合成出固体超强酸催化剂S₂O₈^2-/ZrO₂、S₂O₈^2-/ZrO₂-CuO和S₂O₈^2-/ZrO₂-CoO,通过XRD、FT-IR、NH₃-TPD、BET对催化剂进行表征。结果表明,Co（钴）改性催化剂S₂O₈^2-/ZrO₂-CoO在三种催化剂中超强酸位最多。将其作为催化剂,过氧化氢作为氧化剂用于FCC汽油氧化脱硫反应,研究不同反应温度、催化剂用量、反应时间、氧化剂用量对FCC汽油脱硫效果的影响。结果表明,FCC汽油氧化脱硫的最佳条件为：反应温度70 ℃,反应1.5 h,FCC汽油加入量与氧化剂体积比7.5：1,催化剂用量0.02 g/mL。反应产物利用N,N-二甲基甲酰胺进行萃取分离,萃取剂/汽油体积比为1：1时,FCC汽油脱硫率最高可达85.34%,回收率为94.45%,并且催化剂表现出较为稳定的催化活性。     

WO3/g-C3N4异质结催化剂的制备及其氧化脱硫性能

以尿素和钨酸铵为原料采用浸渍法制备了金属氧化物三氧化钨（WO₃）与石墨相氮化碳（g-C₃N₄）异质结复合材料WO₃/g-C₃N₄。采用XRD、UV-vis、SEM、PL和XPS表征手段考察了催化剂的理化性质,发现WO₃与g-C₃N₄存在较好的相互作用和电子转移,保证了WO₃/g-C₃N₄本身所具有较高的氧化脱硫活性。以WO₃/g-C₃N₄作为催化剂,过氧化氢异丙苯为氧化剂,考察其光催化氧化脱硫性能,在反应温度80℃,O/S物质的量比为3.0的反应条件下,反应180 min,二苯并噻吩（DBT）转化率可以达到72.79%。通过游离基捕获实验,发现超氧自由基（·O₂^-）、电子（e^-）、羟基自由基（·OH）起到了促进反应速率的作用,并对该体系的反应机理进行了探讨。     

Isopropanol reactivity on SiO2-supported heteropolyanions

Isopropanol on silica-supported heteropolyanions with the Keggin structure reacts mainly through dehydration, due to the presence of strongly acidic surface sites. The effect of preparation conditions of the catalysts on the reaction has been studied.     

La2Zr2O7催化剂结构相变对甲烷氧化偶联反应性能的影响

采用共沉淀法并通过改变焙烧温度制备了一系列具有不同晶相结构的La₂Zr₂O₇催化剂，在微型固定床反应器上评价其甲烷氧化偶联反应性能，并利用XRD、Raman、CO₂-TPD、XPS等表征手段，探究催化剂的物相结构、表面碱性以及表面氧物种的变化规律。结果表明，随着焙烧温度从700℃逐渐升高到1200℃，La₂Zr₂O₇催化剂结晶度不断提高，晶相发生明显变化，从无定形结构逐渐向缺陷萤石结构过渡，最终转变成烧绿石结构。焙烧温度提高促使La₂Zr₂O₇晶相转变过程中，催化剂表面的碱性强度减弱，中等碱性位数量以及具有催化活性的表面氧物种O₂^2-和O₂^-的相对含量不断减少，致使催化剂的CH₄转化率和C₂₊选择性不断降低。其中，无定形LZO-CP-700催化剂表现出最佳的甲烷氧化偶联反应性能。     

CeO_2改性SiO_2-CuO复合氧化物的制备和表征以及催化氧化脱硫性能

采用不同方法、不同负载量、不同焙烧温度制备CeO_2改性的SiO_2-CuO-CeO_2复合氧化物催化剂,并对其进行X射线衍射分析、扫描式电子显微镜、TG-DSC、N_2吸附-脱附和H_2-TPR等表征.在温和条件(65℃、常压)下,以过氧化氢为氧化剂,乙腈为溶剂,苯并噻吩(BT)为模型硫化物,考察SiO_2-CuO-CeO_2复合氧化物催化剂的氧化脱硫性能,确定复合氧化物的最佳制备工艺条件.结果表明,适量的添加CeO_2可以提高CuO在SiO_2上的分散度、比表面积和孔径,提高复合氧化物的活性;溶胶-凝胶法制备的SiO_2-0.1CuO-0.02CeO_2复合氧化物,在500℃下焙烧,催化剂活性最高,脱硫率最高为81.6%.催化剂的重复使用5次,脱硫率仍可达到60.0%.