[發明專利]一種含高分散性鎢的介孔材料及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 201310399805.3
• 申請日: 2013-09-06
• 公開（公告）號: CN103464141A
• 公開（公告）日: 2013-12-25
• 發明（設計）人: 朱文帥
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: B01J23/30
• 分類號: B01J23/30;B01J35/04;C10G45/04
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 樓高潮

技術領域

本發明涉及多相催化劑，特指一種含高分散性鎢的介孔材料的制備方法以及其在燃油脫硫中的應用。

背景技術

近年來，由于汽車工業的飛速發展，世界各國對燃油的需求也越來越大，燃油中的硫化物燃燒所產生的廢氣帶來了嚴重的環境問題，因此限制燃油的硫含量就顯得尤為重要；氧化脫硫技術因具有較高脫硫效率，反應條件溫和(常溫常壓條件下)，操作成本低以及工藝流程簡單等特點而備受關注；目前氧化脫硫所涉及的催化劑包括有機酸，離子液體，多金屬氧酸鹽，金屬氧化物和分子篩等。

介孔材料具有較大的比表面積，可調節的孔徑和孔型，允許較大體積的分子參與反應等特性，是一種很好的催化劑載體，在這種材料的結構中引入催化活性中心，開發出負載型介孔材料催化劑，是一類優良的多相反應催化劑；這類催化劑制備方法通常有兩種：(1)先合成介孔二氧化硅，再通過浸漬方法將活性中心負載上去；(2)?以季銨鹽為模板劑，在合成介孔材料前加入金屬無機鹽合成含活性中心的介孔材料，這兩種方法合成的負載型介孔材的活性中心通常分散不均勻，且催化活性中心無法有效地進入孔道內，使其在反應中不能被充分利用，影響催化活性；本發明以具有表面活性功能的陽離子和含鎢的多酸陰離子匹配形成金屬基離子液體作為模板劑和金屬源，可實現含高分散性鎢的介孔二氧化硅材料的原位可控合成，金屬基離子液體陽離子的碳鏈長短可以調節負載型介孔二氧化硅材料的孔徑和孔型，陰離子可以調變負載型介孔二氧化硅材料的催化活性中心。

發明內容

本發明在于提供一種含高分散性鎢的介孔二氧化硅材料。

本發明還提供了上述含高分散性鎢的介孔二氧化硅材料的制備方法。

本發明的另一個目的在于提供了上述催化劑的應用，并有著優異的催化性能。

為實現上述實驗目的，制備方法包括，將模板劑用乙醇溶解，加入水攪拌，隨后加入硅源以及氨水進行共縮聚，攪拌一段時間后取沉淀，水洗至中性，干燥，最后進行程序升溫煅燒即得含高分散性鎢的介孔二氧化硅材料。

具體的制備方法，包括如下步驟：

1)?將模板劑兼鎢源用乙醇溶解，加入一定量的水，攪拌均勻；模板劑和水的摩爾比為：1?:?80?~1?:?200。

2)?向混合溶液中加入硅源及氨水，共縮聚0.5?~?3?h，過濾取沉淀；硅源與氨水的摩爾比為：1?:?1?~?1?:?5；硅源與模板劑的摩爾比為：10?:?1?~?60?:?1。

3)?將步驟2)?所得沉淀用水洗滌至中性，干燥。

4)?將粉體在程序升溫管式爐中升溫至350?~?850℃，保持0.5?~?6?h，得到含高分散性鎢的介孔二氧化硅材料。

步驟1)所述的含鎢源模板劑為[(n-C₈H₁₇)₃NCH₃]₂[W₂O₃(O₂)₄]。

步驟1)所述的模板劑兼鎢源與乙醇的的質量與體積比為1?g?:?20?~?100?mL。

步驟2)所述的硅源為正硅酸四乙酯。

步驟3)所述的干燥溫度為80?~?140℃。

步驟4)所述的程序升溫之前要對沉淀進行研磨，得到粉體。

步驟4)所述的程序升溫速率為1?~?10℃/?min。

上述方法制備的一種含高分散性鎢的介孔二氧化硅材料，比表面積為414?~?667?m²/g，具有介孔結構，孔容為0.49?~?0.63?cm³/g，孔徑為4.44?~?5.99?nm，原子發射光譜檢測到介孔二氧化硅材料中鎢含量為3%?~?10%，高分辨透射電鏡和X射線衍射圖表明鎢的分散性非常好。

權利要求1?~?8?所述的含高分散性鎢的介孔二氧化硅材料在催化氧化脫除油品中含硫化合物方面的應用，例如二苯并噻吩(DBT)的氧化反應，該反應過程可用下式表示：

本發明的含高分散性鎢的介孔二氧化硅材料對脫除油品中硫化物顯示出較高的催化活性，其優良活性主要歸因于下列因素：

（1）含高分散性鎢的介孔二氧化硅材料具有介孔結構，均一的孔徑分布，較大的比表面積，這些特點首先保證了催化劑活性位點的均勻高度分散，其次保證了含硫底物與活性中心的充分接觸。