一种氧化脱硫催化剂及其制备方法与应用技术

本申请公开一种氧化脱硫催化剂及其制备方法与应用，制备所述多金属氧酸盐氧化脱硫催化剂的原料包括咪唑基聚离子液体和多金属氧酸盐，载体为氧化石墨烯；其中，所述咪唑基聚离子液体选自C3‑6烷基咪唑。具有优异的导电性、化学稳定性、结构多样性及设计性强。结构多样性及设计性强。结构多样性及设计性强。

【技术实现步骤摘要】
一种氧化脱硫催化剂及其制备方法与应用


[0001]本申请涉及催化剂制备
，具体涉及一种氧化脱硫催化剂及其制备方法与应用。

技术介绍

[0002]近年来，虽然非化石能源
‑
新能源在各行业迅速发展，在全球范围内需求不断增加，但化石能源仍是世界能源的主要供应来源，约占世界能源总供应的50％。然而，由于原油储量和开采条件等因素的限制，劣质石油产品的使用愈发严重，导致油品中硫含量普遍较高。汽油、柴油和煤油等化石燃料中的硫是炼油厂目前面临的最大挑战。在燃料中，硫以有机硫化合物(如硫化物、二硫化物和噻吩)的形式存在。这些含硫化合物在燃料中燃烧后，会释放出SO
x
化合物，这些SO
x
作为大气环境的主要污染源，会导致酸雨的形成，造成建筑物腐蚀、土地富营养化。监管机构对运输燃料中的最大含硫量实施了越来越严格的规定。
[0003]传统的加氢脱硫(HDS)工艺在燃油脱硫行业扮演着主要的角色，但该方法去除含硫化合物是将这些化合物与氢气在高压和高温下反应，并使用昂贵的催化剂；它还降低了汽油的辛烷值，并释放出有毒的硫化氢气体。使用这种方法去除难降解的含硫化合物(二苯并噻吩)尤其具有挑战性。使用HDS进一步降低硫含量需要比目前使用的条件更加苛刻的条件，这将导致资本和运营成本的增加。所以，研究者们开发了多种非加氢脱硫技术来代替加氢脱硫技术，如氧化脱硫(ODS)、吸附脱硫法、萃取脱硫法和生物脱硫等。
[0004]氧化脱硫技术(ODS)是指在氧化剂和催化剂共同作用下，将燃油中含硫化合物氧化成具有较强极性的亚砜或砜，之后通过萃取、吸附或蒸馏等技术去除。该技术在常温常压下进行，具有操作简单、设备投资少、无需氢源和脱硫率高(对难去除的噻吩及其衍生物具有较强的氧化能力)等优点，已成为研究人员关注的热点之一。
[0005]目前，氧化脱硫常用的催化剂包括多金属氧酸盐(POM)、有机金属框架(MOF)、酞菁类化合物、过渡金属氧化物、非金属碳化硼、氮化硼等。而多金属氧酸盐具有稳定分子结构、氧化还原性能强、低温高活性和环境友好等优点在催化研究领域中得到广泛应用。
[0006]尽管多金属氧酸盐均相催化剂具有较强的催化活性，但在实际应用中，由于存在比表面积小、在极性溶剂中易溶解、使得催化过程中稳定性差，且使用后难分离回收，不能够循环使用等缺点。

技术实现思路

[0007]为了解决本领域存在的上述不足，本申请旨在提供一种氧化脱硫催化剂及其制备方法与应用。本申请改善了多酸盐自身比表面积低的缺陷，从而有助于提高其催化活性。
[0008]根据本申请的一方面，提供一种氧化脱硫催化剂，制备所述多金属氧酸盐氧化脱硫催化剂的原料包括咪唑基聚离子液体和多金属氧酸盐，载体为氧化石墨烯；
[0009]其中，所述咪唑基聚离子液体选自C3‑6烷基咪唑。
[0010]根据本申请的一些实施例，所述C3‑6烷基咪唑为C3‑6正构烷基咪唑。
[0011]根据本申请的一些实施例，所述C3‑6烷基咪唑为1
‑
烯丙基
‑3‑
丙基咪唑。
[0012]根据本申请的一些实施例，所述多金属氧酸盐为Anderson型多金属氧酸盐。
[0013]根据本申请的一些实施例，所述Anderson型多金属氧酸盐选自(NH4)3[Co(III)Mo6O
24
H6]。
[0014]根据本申请的另一方面，提供一种上述的氧化脱硫催化剂的制备方法，包括：
[0015]将氧化石墨烯加入到去离子水中超声，制得分散液；
[0016]将咪唑基聚离子液体加入到所述分散液中溶解，再加入多金属氧酸盐，在25
‑
30℃下，混合搅拌20
‑
30h，过滤、干燥，得所述多金属氧酸盐氧化脱硫催化剂。
[0017]根据本申请的一些实施例，所述咪唑基聚离子的制备方法包括：
[0018]将咪唑与溴烷基加入到溶剂中混合，加入至耐压管中，在60
‑
80℃反应20
‑
30h，旋蒸除去未反应原料及溶剂，得到咪唑基离子液体；
[0019]将所述咪唑基离子液体聚合。
[0020]根据本申请的另一方面，上述的氧化脱硫催化剂在去除燃料中含硫化合物中的应用，包括：
[0021]将所述氧化脱硫催化剂与待处理燃料在空气气氛下混合搅拌；
[0022]其中，所述氧化脱硫催化剂与所述待处理燃料的摩尔比为1：(30
‑
200)；
[0023]所述混合搅拌的温度为100
‑
140℃；
[0024]所述空气气氛的流速为3
‑
36L/h。
[0025]根据本申请的一些实施例，所述氧化脱硫催化剂与所述待处理燃料的摩尔比为1：(30
‑
100)；
[0026]所述混合搅拌的温度为120
‑
140℃；
[0027]所述空气气氛的流速为6
‑
36L/h。
[0028]与现有技术相比，本申请至少包括如下有益效果：
[0029]本申请提供一种氧化脱硫催化剂，包含聚合离子液体，具有优异的导电性、化学稳定性、结构多样性及设计性强。同时，本申请发现，C3‑6烷基咪唑的离子液体有益于催化效果的提升。
[0030]本申请的催化剂引入氧化石墨烯载体改善了多金属氧酸盐自身比表面积低的缺陷，从而有助于提高其催化活性。
[0031]本申请提供一种多金属氧酸盐氧化脱硫催化剂的制备方法，通过离子交换法，可将聚离子液体与多金属氧酸盐结合得到聚离子液体改性的有机
‑
无机杂化多金属氧酸盐，再将有机
‑
无机杂化多金属氧酸盐负载到氧化石墨烯上，所需原料价格低廉易得、合成简单、易于工业化。
附图说明
[0032]图1为本申请示例实施例的氧化脱硫催化剂的制备流程示意图。
具体实施方式
[0033]下面将结合本申请实施例对本申请的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域
技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
[0034]特别需要指出的是，针对本申请所做出的类似的替换和改动对本领域技术人员来说是显而易见的，它们都被视为包括在本申请。相关人员明显能在不脱离本申请内容、精神和范围内对本文所述的方法和应用进行改动或适当变更与组合，来实现和应用本申请技术。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。
[0035]本申请如未注明具体条件者，均按照常规条件或制造商建议的条件进行，所用原料药或辅料，以及所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。
[0036]下面对本申请进行详细说明。
[0037]多金属氧酸盐本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种氧化脱硫催化剂，其特征在于，制备所述多金属氧酸盐氧化脱硫催化剂的原料包括咪唑基聚离子液体和多金属氧酸盐，载体为氧化石墨烯；其中，所述咪唑基聚离子液体选自C3‑6烷基咪唑。2.根据权利要求1所述的氧化脱硫催化剂，其特征在于，所述C3‑6烷基咪唑为C3‑6正构烷基咪唑。3.根据权利要求1所述的氧化脱硫催化剂，其特征在于，所述C3‑6烷基咪唑为1
‑
烯丙基
‑3‑
丙基咪唑。4.根据权利要求1所述的氧化脱硫催化剂，其特征在于，所述多金属氧酸盐为Anderson型多金属氧酸盐。5.根据权利要求4所述的氧化脱硫催化剂，其特征在于，所述Anderson型多金属氧酸盐选自(NH4)3[Co(III)Mo6O
24
H6]。6.权利要求1
‑
5任一所述的氧化脱硫催化剂的制备方法，其特征在于，包括：将氧化石墨烯加入到去离子水中超声，制得分散液；将咪唑基聚离子液体加入到所述分散液中溶解，再加入多金属氧酸盐，在25
‑
30℃下，混合搅拌20
‑
30h，过滤、干燥，得所述多金...

【专利技术属性】
技术研发人员：王玥，张青婷，白柏杨，柴晓华，魏子库，吕子胜，苏怀强，
申请(专利权)人：陕西煤基特种燃料研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：