[發明專利]一種海膽狀含鎢介孔硅球材料的制備方法及其應用

有效

• 申請號: 201710382332.4
• 申請日: 2017-05-26
• 公開（公告）號: CN107159188B
• 公開（公告）日: 2019-12-31
• 發明（設計）人: 張銘;李宏平;李亞男;朱文帥;李華明
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: B01J23/30
• 分類號: B01J23/30;B01J21/08;B01J35/10;C10G27/12
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本發明屬于多相催化劑領域，涉及一種海膽狀含鎢介孔硅球材料的制備方法以及其在燃油脫硫中的應用。制備過程中包括將采用油水兩相界面反應的自集成法，低速持續攪拌混合反應物，然后將反應物離心，所得白色固體依次醇洗，干燥，研磨，煅燒處理后，得到含鎢介孔硅球材料。本發明工藝簡單，在合成過程中以十六烷基三甲基氯化銨(CTAC)為模板劑，鎢酸鈉為金屬源合成含鎢的海膽狀介孔硅球材料，該材料對燃油中硫化物脫除具有快速、持久的催化活性，有效提高油品脫硫率，大大減少催化劑及氧化劑的用量，降低生產成本，提高油品品質，降低環境污染。

技術領域

本發明屬于多相催化劑領域，特指分散性海膽狀含鎢介孔硅球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；目前的氧化脫硫通常加入可加快氧化速率的催化劑有：雜多酸、光、離子液體、復合物等。

介孔材料是孔徑大小在2-50nm，特點是具有較大比表面積以及特殊孔道結構的材料，其中若按化學組分可分為硅系材料和非硅系材料兩大類，是一種很好的催化劑載體。合成介孔材料最主要是“造孔”，關鍵是選擇合適的前驅體和模板物質協調構筑復合結構，然后將模板物去除，從而得到介孔材料。在這種材料的結構中引入金屬催化活性中心，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主要有兩個步驟：(1)先合成活性成分含鎢的咪唑型離子液體；(2)再通過油水兩相界面反應的自集成方法將金屬活性中心負載到載體上。本發明改善傳統活性中心在載體上分散不均勻，且催化活性中心無法有效地進入孔道內，影響催化活性等問題；以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，可實現鎢的介孔二氧化硅材料的合成，不同CTAC和TEOS溶液的濃度可以調節負載型介孔二氧化硅材料的不同孔徑和硅球大小，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海膽狀含鎢介孔二氧化硅球材料及制備方法。

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和循環性能。

為實現上述實驗目的，本發明提供了一種海膽狀含鎢介孔二氧化硅球材料，具體包括如下步驟：

(1)金屬源前驅體[C₁₆mim]₄W₁₀O₃₂的制備：

在圓底燒瓶中按比例加入鎢酸鈉和水，煮沸5～20min，再加入鹽酸溶液，攪拌后加入模板劑[C₁₆mim]Cl；靜置得白色沉淀，洗滌，干燥，合成金屬源前驅體[C₁₆mim]₄W₁₀O₃₂，備用；

(2)配制15～35wt％不同質量分數的CTAC溶液備用；配制5～20％不同體積分數TEOS水溶液，備用；

(3)在圓底燒瓶中加入步驟(1)制備的金屬源前驅體[C₁₆mim]₄W₁₀O₃₂，步驟(2)制備的CTAC溶液，三乙醇胺，H₂O，第一次攪拌溶解30～120min，再逐滴加入步驟(2)制備的TEOS水溶液中，第二次攪拌，持續反應8～24h；

(4)將步驟(3)所得產物離心，醇洗2次，60～100℃干燥，得到白色固體，然后將固體研磨成粉末于馬弗爐中，程序升溫至400～700℃，保持3～6h，得到分散性海膽狀含鎢的介孔二氧化硅球材料。