杂多酸型离子液体的设计及其在燃料油氧化脱硫中的基础研究

随着世界各国对燃料油中硫含量的要求越来越严格，如何在温和条件下深度脱除燃料油中的有机硫是一项非常重要的研究课题，特别是以分子氧进行氧化脱硫近年来备受关注。本课题拟采用季铵盐、季磷盐、咪唑盐等与杂多酸化合物组装成新型的在常温下呈液态的杂多酸型离子液体，考察其在分子氧的作用下脱除燃料油中的有机硫。这类新型离子液体兼有传统离子液体和加氧催化剂的特殊性能，既是燃油中有机硫的萃取剂，又是有机硫氧化反应的催化剂。通过对离子液体阴阳离子的筛选，改变阴阳离子的组合，确定杂多酸型离子液体的设计及合成规律；运用一系列表征手段关联离子液体组成、结构与催化性能的关系，确定适宜的催化反应条件，并从原位谱学表征等方面进一步研究其催化脱硫机理。该研究工作的开展，对深入了解离子液体的物理化学性质，理论设计离子液体，及离子液体在燃料油清洁催化氧化脱硫应用中的潜力，都具有重要的科学意义。

随着世界各国对燃料油中硫含量的要求越来越严格，如何在温和条件下深度脱除燃料油中的有机硫是一项非常重要的研究课题，特别是以分子氧进行氧化脱硫近年来备受关注。本报告研究了以分子氧（氧气）为氧化剂，以燃油中含硫化合物（噻吩类模型油）为研究对象，在不同的条件下对燃油中含硫化合物进行分子氧氧化脱硫。主要考察了催化剂、萃取剂以及反应温度对分子氧氧化脱硫效果的影响。制备了杂多酸型离子液体、磷钼钒杂多酸，以及负载型的磷钼钒杂多酸及两种多氧金属化合物。结果表明，制备的杂多酸型离子液体，以分子氧为氧化剂进行萃取催化氧化脱硫效果较差。但是，制备的负载型磷钼钒杂多酸具有较高的催化活性。在氧气压力为0.3MPa，120℃下可以将模型油中的含硫化合物脱除。以负载型磷钼钒杂多酸为催化剂，在加压条件下对含硫化合物进行催化氧化脱硫，研究了氧气压力、反应温度、不同含硫化合物对催化氧化脱硫的影响，催化剂再生后可重复利用5次，并对催化剂的氧化机理进行初探。铁基复合催化剂、钌改性尖晶石等也被用来进行催化氧化脱硫研究。.除此之外，酸性离子液体也被用来萃取催化氧化脱硫。以H2O2为氧化剂，进行萃取催化氧化脱硫，硫含量可降到18.3mg/mL。采用间甲苯酚和甲醛为前驱体，乙二醇和聚乙二醇为有机造孔剂，通过悬浮聚合和水蒸气活化得到活性炭球。制备的活性炭球的比表面积最高达到1501 m2/g，球径在2mm左右。而且制备的活性炭球的孔径通过热处理过程中这两种不同分子量的有机造孔剂的热分解得到了控制。进一步我们考察了活性炭球对二苯并噻吩的吸附性能。