双亲性Lindqvist型多酸TiO2复合纳米纤维及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了双亲性Lindqvist型多酸TiO2复合纳米纤维，制备方法包括：(1)磁力搅拌下，向盐酸酸化的Na2MoO6·2H2O水溶液中加入烷基三甲基溴化铵水溶液，加热，过滤，用水和乙醚洗涤，干燥；(2)钛酸丁酯、聚乙烯吡咯烷酮溶解于由N,N‑二甲基甲酰胺、冰乙酸和乙酰丙酮形成的混合溶剂中，运用静电纺丝方法获得TiO2纳米纤维；(3)将TiO2纳米纤维分散在乙醇中，搅拌，得到溶液A；将表面活性剂包裹的Lindqvist型多酸溶于乙醇中，搅拌，得到溶液B；溶液B缓慢滴加到溶液A中，搅拌，用水和乙醇洗涤，真空干燥，得到复合纳米纤维；本发明专利技术制备方法简单，有效解决了多酸团聚问题；易于分离回收；与过氧化氢和离子液体[Bmim]PF6形成萃取催化氧化脱硫体系，提高了过氧化氢利用率，脱硫效率高、可重用性好。

【技术实现步骤摘要】
双亲性Lindqvist型多酸TiO2复合纳米纤维及其制备方法和应用
本专利技术属功能纳米材料制备和催化脱硫
，具体涉及一种双亲性Lindqvist型多酸TiO2复合纳米纤维及其制备方法和应用。
技术介绍
硫化物大量释放不仅引发酸雨等环境问题，同时对人类健康和生态平衡造成恶劣影响，因此超深度脱硫俨然成为一种迫切需要。加氢脱硫作为传统的脱硫工艺广泛应用于石油提炼工业，中国专利CN1488715A采用加氢脱硫、脱芳烃的方法对柴油实现深度脱硫。但苛刻的操作条件和对芳环类硫化物较低的脱除效率是该体系的弊端。所以，各种非加氢脱硫方法不断被发展，如生物脱硫、氧化脱硫和萃取催化氧化脱硫等。其中,萃取催化氧化脱硫体系因能在温和条件下对顽固硫化物实现较好的脱除效果而得到广泛关注，该体系的脱硫表现受到氧化剂、萃取剂和催化剂的共同影响。过氧化氢作为一种经济环保的氧化剂被大量报道的同时，因其不充分利用导致的安全问题和资源浪费亟待解决。多酸是一类具有特殊物理化学性质的活泼金属氧化物团簇，广泛应用在药学、材料和催化等领域。相比之下，钼和钨为金属中心的多酸在脱硫方面呈现较高的催化活性，例如Keggin型多酸[PMo12O40]3-和[PW12O40]3-等，但是Lindqvist型多酸作为脱硫催化剂的研究相对较少。鉴于多酸作为同相催化剂难于分离和回收，异相催化剂的合成因而引起研究者的极大兴趣。近年来，多酸负载二氧化钛纳米材料的技术方案不断被报道，但各类合成方法中普遍存在多酸团聚现象。迄今为止，在条件温和且耗能小的条件下，夹心型多酸负载在二氧化钛纳米纤维上应用于深度脱硫还尚未被报道。
技术实现思路
本专利技术目的是为解决多酸作为同相催化剂重复性弱、负载二氧化钛纳米材料造成多酸大量团聚的问题，提供一种高效率、低能耗且可多次循环利用、实现超深度脱硫的双亲性Lindqvist型多酸TiO2复合纳米纤维及其制备方法和应用。双亲性Lindqvist型多酸TiO2复合纳米纤维，分子式为(C15H34N)2(Mo6O19)/TiO2、(C19H42N)2(Mo6O19)/TiO2或(C21H46N)2(Mo6O19)/TiO2。双亲性Lindqvist型多酸TiO2复合纳米纤维的制备方法，它包括：1）表面活性剂包裹的Lindqvist型多酸的合成：将Na2MoO6·2H2O溶于水中，用HCl酸化，剧烈搅拌1~5min，加入烷基三甲基溴化铵的水溶液，加热，过滤，用水和乙醚洗涤沉淀，真空干燥8~12h，即得到表面活性剂包裹的Lindqvist型多酸；2)TiO2纳米纤维的合成：钛酸丁酯、聚乙烯吡咯烷酮溶解于由N,N-二甲基甲酰胺、冰乙酸和乙酰丙酮形成的混合溶剂中，运用静电纺丝方法，获得TiO2纳米纤维；3)双亲性Lindqvist型多酸TiO2复合纳米纤维的合成：将TiO2纳米纤维分散在50~70mL乙醇中，搅拌40~60min得到溶液A；将表面活性剂包裹的Lindqvist型多酸溶于40~60mL乙醇中，搅拌30~50min，得到溶液B；将溶液B逐滴滴加到溶液A中，搅拌15~25h，用水和乙醇洗涤，75~85℃下真空干燥20~24h，即得到双亲性Lindqvist型多酸TiO2复合纳米纤维；步骤1）中所述的Na2MoO6·2H2O水溶液的质量为2.5g、盐酸浓度6mol·L-1、添加量2.5~3mL、烷基三甲基溴化铵的质量为1.16~1.40g；所述的加热温度为75~80℃、加热时间为40~50min，真空干燥8~12h。步骤1）中所述的烷基三甲基溴化铵为十二烷基三甲基溴化铵、十六烷基三甲基溴化铵或十八烷基三甲基溴化铵；步骤2）所述的聚乙烯吡咯烷酮分子量为1300000；步骤3）中所述的TiO2纳米纤维为0.1g、表面活性剂包裹的Lindqvist型多酸为0.1g。所述的双亲性Lindqvist型多酸TiO2复合纳米纤维在燃油脱硫方面的应用。一种萃取催化氧化脱硫体系，它包括：所述的双亲性Lindqvist型多酸TiO2复合纳米纤维、过氧化氢和离子液体[Bmim]PF6；所述的一种萃取催化氧化脱硫体系，它包括：10.21~30.63μL过氧化氢、1mL离子液体[Bmim]PF6和0.005~0.02g所述的双亲性Lindqvist型多酸TiO2复合纳米纤维；所述的过氧化氢21μL、双亲性Lindqvist型多酸TiO2复合纳米纤维0.01g。双亲性Lindqvist型多酸TiO2复合纳米纤维燃油脱硫方法，用所述的一种萃取催化氧化脱硫体系，与燃油混合，磁力搅拌10~100min。本专利技术提供了双亲性Lindqvist型多酸TiO2复合纳米纤维，制备方法包括：(1)在磁力搅拌下，向盐酸酸化的Na2MoO6·2H2O水溶液中加入烷基三甲基溴化铵的水溶液，加热，过滤，用水和乙醚洗涤，真空干燥8~12h，得到表面活性剂包裹的Lindqvist型多酸；(2)钛酸丁酯、聚乙烯吡咯烷酮溶解于由N,N-二甲基甲酰胺、冰乙酸和乙酰丙酮形成的混合溶剂中，运用静电纺丝方法，获得TiO2纳米纤维；(3)将TiO2纳米纤维分散在50~70mL乙醇中，搅拌40~60min，得到溶液A；将表面活性剂包裹的Lindqvist型多酸溶于40~60mL乙醇中，搅拌30~50min，得到溶液B；将溶液B缓慢滴加到溶液A中，搅拌15~25h，用水和乙醇洗涤，75~85℃下真空干燥20~24h，得到双亲性Lindqvist型多酸TiO2复合纳米纤维；本专利技术制备方法简单且经济环保，表面活性剂包裹的Lindqvist型多酸通过静电作用力均匀分布在由静电纺丝得到的TiO2纳米纤维上，有效解决了多酸团聚问题；该复合纳米纤维催化剂易于分离回收，而且循环使用6次后催化效率没有明显降低；另外，该复合纳米纤维与过氧化氢和离子液体[Bmim]PF6共同形成萃取催化氧化脱硫体系，表现出较高的脱硫效率和优异的可重用性；该双亲性复合纳米纤维有效提高了过氧化氢的利用率，节约能源且降低了生产成本。附图说明图1实施例1中制备的(C15H34N)2(Mo6O19)/TiO2纳米纤维的XRD谱图；图2实施例1中制备的(C15H34N)2(Mo6O19)/TiO2纳米纤维的FT-IR谱图；图3实施例1中制备的(C15H34N)2(Mo6O19)/TiO2纳米纤维的SEM照片；图4实施例1中制备的(C15H34N)2(Mo6O19)/TiO2纳米纤维作为催化剂时DBT的转移效率变化图；图5实施例2中制备的(C19H42N)2(Mo6O19)/TiO2纳米纤维的XRD谱图；图6实施例2中制备的(C19H42N)2(Mo6O19)/TiO2纳米纤维的FT-IR谱图；图7实施例2中制备的(C19H42N)2(Mo6O19)/TiO2纳米纤维的SEM照片；图8实施例2中制备的(C19H42N)2(Mo6O19)/TiO2纳米纤维作为催化剂时DBT的转移效率变化图；图9实施例3中制备的(C21H46N)2(Mo6O19)/TiO2纳米纤维的XRD谱图；图10实施例3中制备的(C21H46N)2(Mo6O19)/TiO2纳米纤维的FT-IR谱图；图11实施例3中制备的(C21H46N)2(Mo6O19)/TiO2纳米纤维的SEM照片；图本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.双亲性Lindqvist型多酸TiO2复合纳米纤维，分子式为(C15H34N)2(Mo6O19)/TiO2、(C19H42N)2(Mo6O19)/TiO2或(C21H46N)2(Mo6O19)/TiO2。

【技术特征摘要】
1.双亲性Lindqvist型多酸TiO2复合纳米纤维，分子式为(C15H34N)2(Mo6O19)/TiO2、(C19H42N)2(Mo6O19)/TiO2或(C21H46N)2(Mo6O19)/TiO2。2.双亲性Lindqvist型多酸TiO2复合纳米纤维的制备方法，它包括：1）表面活性剂包裹的Lindqvist型多酸的合成：将Na2MoO6·2H2O溶于水中，用HCl酸化，剧烈搅拌1~5min，加入烷基三甲基溴化铵的水溶液，加热，过滤，用水和乙醚洗涤沉淀，真空干燥8~12h，即得到表面活性剂包裹的Lindqvist型多酸；2)TiO2纳米纤维的合成：钛酸丁酯和聚乙烯吡咯烷酮溶解于由N,N-二甲基甲酰胺、冰乙酸和乙酰丙酮形成的混合溶剂中，运用静电纺丝方法，获得TiO2纳米纤维；3)双亲性Lindqvist型多酸TiO2复合纳米纤维的合成：将TiO2纳米纤维分散在50~70mL乙醇中，搅拌40~60min得到溶液A；将表面活性剂包裹的Lindqvist型多酸溶于40~60mL乙醇中，搅拌30~50min，得到溶液B；将溶液B逐滴滴加到溶液A中，搅拌15~25h，用水和乙醇洗涤，75~85℃下真空干燥20~24h，即得到双亲性Lindqvist型多酸TiO2复合纳米纤维。3.根据权利要求2所述的双亲性Lindqvist型多酸TiO2复合纳米纤维的制备方法，其特征在于：步骤1）中所述的Na2MoO6·2H2O水溶液的质量为2.5g、盐酸浓度6mol·L-1、添加量2....

【专利技术属性】
技术研发人员：张宏，付佳伟，郭宇，马雯雯，
申请(专利权)人：东北师范大学，
类型：发明
国别省市：吉林,22