[發(fā)明專利]金屬酞菁敏化二氧化鈦光催化劑及其制備方法

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410091551.3
• 申請(qǐng)日: 2014-03-05
• 公開（公告）號(hào): CN103831137A
• 公開（公告）日: 2014-06-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙建社;張改;張榮蘭;王東;馮勛
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西北大學(xué)
• 主分類號(hào): B01J31/38
• 分類號(hào): B01J31/38;C10G27/10
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技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于輕質(zhì)燃油脫硫技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及金屬酞菁敏化二氧化鈦光催化劑及其制備方和該催化劑在氧化脫除噻吩類含硫化合物中的應(yīng)用。

背景技術(shù)

汽車工業(yè)快速發(fā)展，汽車尾氣對(duì)環(huán)境的污染成為主要因素。汽油中的含硫化合物燃燒生成SOx，不僅是酸雨的主要來源，而且會(huì)顯著降低汽車尾氣催化劑對(duì)NOx、未完全燃燒的烴類及顆粒物等的轉(zhuǎn)化效率，加劇環(huán)境污染。隨著人們對(duì)環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)以及各國(guó)相繼出臺(tái)的硫排放指標(biāo)的限制，生產(chǎn)超低硫甚至無硫的清潔燃料，從源頭上削減含硫化合物對(duì)環(huán)境造成的危害，已成為人們保護(hù)環(huán)境的迫切呼聲。鑒于此，研究和開發(fā)用于各種流體(液體和氣體)燃料和原料的切實(shí)有效的環(huán)境友好型脫硫新方法和脫硫新技術(shù)勢(shì)在必行。

目前世界上各國(guó)以及各種世界性組織都在制定汽油含硫量的標(biāo)準(zhǔn)。主要有歐洲，日本，美國(guó)三大體系，其他各國(guó)基本按照各自國(guó)情參照制定。新的標(biāo)準(zhǔn)要求汽油硫含量從450μg·g^-1降低到50μg·g^-1，碳?xì)浠衔锱欧帕烤蜁?huì)減少18％，CO減少19％，NOx減少9％，有毒物減少16％。因此在技術(shù)及經(jīng)濟(jì)條件允許的前提下，各國(guó)都在不斷提高對(duì)汽油中硫含量的要求。如美國(guó)要求2006年汽油平均硫含量30μg·g^-1，最高硫含量80μg·g^-1；加拿大2005年生產(chǎn)平均硫含量30μg·g^-1的低硫汽油；歐盟國(guó)家2005年生產(chǎn)含硫50μg·g^-1的低硫汽油；德國(guó)在2003年推行使用10μg·g^-1低硫汽油，并且已于2000年2月向歐盟提交了關(guān)于在2007年使用“無硫”燃料的提案；我國(guó)汽油從2003年要求硫含量為800μg·g^-1，力爭(zhēng)2010年與國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)接軌。但總體來講，燃油脫硫催化劑的研究在我國(guó)尚處于起步階段。

為了降低油品中硫含量，大多數(shù)人選擇加氫脫硫。加氫脫硫?qū)τ推佛s分中的硫醇、硫醚脫除相對(duì)容易，但存在著一次性投資大、運(yùn)行成本高、消耗氫氣量大等問題，而且難以脫除二苯并噻吩和烷基取代二苯并噻吩系列硫化物，不能滿足深度脫硫要求；另外被脫除的硫以硫化氫的形式存在，對(duì)環(huán)境還會(huì)造成污染。

金屬酞菁敏化TiO₂光催化深度脫硫的應(yīng)用方面在國(guó)內(nèi)鮮有報(bào)道；且金屬酞菁敏化TiO₂光催化深度脫硫的的催化機(jī)理至今仍不清楚。國(guó)外如美國(guó)、德國(guó)等在此領(lǐng)域的研究已相當(dāng)深入，但由于國(guó)家間尖端科技封鎖，我國(guó)的技術(shù)仍然相對(duì)滯后。本發(fā)明縮短了我國(guó)與其他國(guó)家的差距，為我國(guó)科學(xué)的發(fā)展提供可靠的基礎(chǔ)和保障，并使我國(guó)在這方面的研究能在國(guó)際領(lǐng)域占有一席之地，對(duì)該課題進(jìn)行深入研究不僅具有明確的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益，還具有深遠(yuǎn)的國(guó)際政治意義。

金屬酞菁敏化TiO₂可見光催化深度脫硫的應(yīng)用方面在國(guó)內(nèi)未有報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于提供一種金屬酞菁敏化二氧化鈦可見光催化脫除噻吩類含硫化合物催化劑的制備方案，該方案脫硫效率高，制備簡(jiǎn)單。

本發(fā)明一方面涉及一種染料敏化半導(dǎo)體光催化脫硫劑，其特征在于所述的脫硫催化劑含有PcM/TiO₂粉末，Pc表示酞菁，M為選自Mn²⁺、Fe²⁺、Co²⁺、Ni²⁺、Cu²⁺、Zn²⁺金屬離子中的一種或者多種的組合。

在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，其特征在于TiO₂和PcM的表觀摩爾比大于10∶1，優(yōu)選大于50∶1，進(jìn)一步優(yōu)選大于80∶1。

在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，其特征在于金屬酞菁配合物鍵合在納米二氧化鈦上，通過新的溶膠凝膠水熱合成法將金屬酞菁鍵合在二氧化鈦上。

本發(fā)明另一方面還涉及上述染料敏化半導(dǎo)體光催化脫硫劑的制備方法，其特征反應(yīng)原料包括PcM以及鈦酸四丁酯，通過程序升溫，在室溫下攪拌0.5-1.5小時(shí)，水熱反應(yīng)釜中反應(yīng)20-40分鐘，升溫到180度以上反應(yīng)3-5小時(shí)，自然冷卻。

在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，特征在于反應(yīng)是在DMF、冰醋酸和無水乙醇的混合溶液中進(jìn)行的。

本發(fā)明另一方面還涉及染料敏化半導(dǎo)體光催化脫硫劑的應(yīng)用，所述的應(yīng)用是在氧化脫硫中的應(yīng)用。

在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，其特征在于所述的氧化脫硫是指針對(duì)汽油進(jìn)行氧化脫硫。