碳氮材料在氧化脫硫中的應(yīng)用.pdf

1、燃料油中的硫化物燃燒后生成 SOx，隨著汽車尾氣排放到空氣中，造成大氣污染，并且嚴(yán)重影響人們的身體健康，世界各國(guó)也紛紛出臺(tái)相關(guān)法律法規(guī)來(lái)限制燃料油中的硫含量。氧化脫硫技術(shù)由于操作條件溫和，生產(chǎn)成本低且對(duì)環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)，近年來(lái)受到了廣大科研人員的關(guān)注。氧化脫硫技術(shù)目前主要存在以下兩個(gè)問(wèn)題（1）雜多酸催化劑具有較高的催化活性，但其難以有效回收，導(dǎo)致催化劑成本增加；（2）雙氧水作氧化劑的氧化效率很高，但其在高于60 oC的條件下極易分解為氧氣

2、，儲(chǔ)存、運(yùn)輸、工業(yè)使用都存在一定的危險(xiǎn)性。因此，探索制備高效可回收的固載型雜多酸催化劑，開發(fā)綠色安全的氧化劑是氧化脫硫反應(yīng)亟待解決的兩個(gè)問(wèn)題。針對(duì)以上兩個(gè)科學(xué)問(wèn)題，本論文研究了以下三部分內(nèi)容：
　?。?）制備出介孔碳氮材料(mpg-C3N4)，然后將磷鎢酸(HPW)負(fù)載到 mpg-C3N4上合成出催化劑HPW/mpg-C3N4。通過(guò)X射線衍射(XRD)，氮?dú)馕矫摳角€(BET)，熱重(TGA)，透射電鏡(TEM)，紅外光譜(FT

3、-IR)，電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜(ICP-AES)等表征手段對(duì)催化劑進(jìn)行表征分析。表征結(jié)果證明制備出的載體mpg-C3N4是介孔結(jié)構(gòu)，孔徑為15.3 nm，HPW成功負(fù)載到mpg-C3N4。同時(shí)研究了不同硫化物的氧化反應(yīng)活性順序 DBT(二苯并噻吩)＞4,6-DMDBT(4,6-二甲基二苯并噻吩)＞BT(苯并噻吩)。催化劑 HPW/mpg-C3N4具有非常好的穩(wěn)定性，重復(fù)使用15次后，脫硫率依然在98.7％以上。
　?。?）

4、用聚吡咯(PPy)對(duì)多壁碳納米管(MWCNT)進(jìn)行氮改性，制備出載體 PPy-MWCNT，并將HPW負(fù)載到PPy-MWCNT制備出催化劑HPW/PPy-MWCNT。對(duì)其進(jìn)行X射線光電子能譜(XPS)表征分析，催化劑 HPW/PPy-MWCNT表面存在五種形式的氮：吡啶型，吡咯型，石墨型，四元型和氮氧型，其中N的含量大約是5.26%。通過(guò)測(cè)量催化劑HPW/PPy-MWCNT，HPW/MWCNT-HNO3， HPW/MWCNT的表面電位分析

5、表面電位對(duì)催化劑重復(fù)使用性能的影響，然而由于催化劑HPW/PPy-MWCNT初始活性比較低，因此沒(méi)有得出催化劑的重復(fù)使用性能跟表面電位之間的關(guān)系。
　?。?）在可見光照射下，O2氛圍中，用mpg-C3N4作為催化劑對(duì)燃料油進(jìn)行氧化脫硫?qū)嶒?yàn)。對(duì)比了催化劑mpg-C3N4在可見光條件下和黑暗條件下的脫硫效果，有光照的時(shí)候脫硫率達(dá)到了100%，黑暗條件下脫硫率只有41%。研究了氧氣對(duì)脫硫效果的影響，在氧氣存在的條件下，脫硫率可以達(dá)到10