[發(fā)明專利]改性碳化硼氮材料及其制備方法和應用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810178945.0
• 申請日: 2018-03-05
• 公開（公告）號: CN110227407B
• 公開（公告）日: 2022-06-28
• 發(fā)明（設計）人: 王延臻;李瑞杰;宋春敏;段紅玲
• 申請（專利權(quán)）人: 中國石油化工股份有限公司;中國石油大學（華東）
• 主分類號: B01J20/02
• 分類號: B01J20/02;B01J20/30;C10G25/00
• 代理公司: 北京潤平知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11283
• 代理人: 劉依云;劉淼

本發(fā)明涉及石油化工技術領域，具體涉及改性碳化硼氮材料及其制備方法和應用，所述改性碳化硼氮材料為摻雜金屬的碳化硼氮材料。本發(fā)明方法制備的吸附脫硫劑，具有比表面積大、孔徑分布集中的特點，并且通過摻雜活性金屬組分，進一步增強所述吸附脫硫劑的脫硫能力，該柴油吸附脫硫劑可以將柴油中的硫化物吸附至其孔道內(nèi)，降低柴油中硫化物的含量，可將低硫柴油中的硫含量降至1μg/g以下，從而能夠生產(chǎn)用于燃料電池所需的超低硫柴油。

技術領域

本發(fā)明涉及石油化工技術領域，具體涉及一種改性碳化硼氮材料及其制備方法和應用。

背景技術

燃料電池是一種能夠?qū)⑷剂现械幕瘜W能直接轉(zhuǎn)化為電能的發(fā)電裝置。因其具有能量轉(zhuǎn)化率高、裝置大小靈活、能夠直接進入用電單元等優(yōu)點，被認為是一種極具發(fā)展前景的環(huán)境友好型發(fā)電裝置。但是，由于燃料電池中的貴金屬電極容易受到燃料中含硫化合物的影響而喪失活性，因而生產(chǎn)出一種用于燃料電池的超低硫柴油(硫含量1μg/g)是十分必要的。據(jù)保守估計，如果未來有一半的汽車使用燃料電池提供動力，我國每年就會需要超低硫燃料5000萬噸以上。另外小型發(fā)電系統(tǒng)也會消耗大量燃料，因此，超低硫燃料具有巨大的市場前景。

目前煉油廠通過高壓加氫可以生產(chǎn)硫含量小于10μg/g的國V標準柴油，但要生產(chǎn)硫含量低于1μg/g的超低硫柴油還有很大的困難。噻吩類是加氫柴油中最主要的含硫化合物，其主要包含4,6-二甲基二苯并噻吩、4-甲基苯并噻吩、2,4,6-三甲基苯并噻吩、烷基萘并噻吩等。因此降低柴油中硫含量的關鍵在于選擇合適的方法來有效地脫除噻吩類硫化物，尤其是脫除含量最多的4,6-二甲基二苯并噻吩。

除了加氫技術外，常見的非加氫脫硫技術主要包括：吸附脫硫、氧化脫硫、萃取脫硫和生物脫硫等。其中，吸附脫硫因其所需條件溫和、工藝流程簡單、脫硫效率高等優(yōu)點而受到關注，也是最有希望實現(xiàn)柴油超深度脫硫(硫含量小于1μg/g)的方法。

具有多孔的材料都具有一定的吸附脫硫能力，但其吸附脫硫活性、硫容量和吸附選擇性差別很大。碳化硼氮材料是一種新型無機非金屬材料，其比表面積大、孔道有序、孔徑分布集中、化學活性高，并且軟酸性位數(shù)目多、暴露在外的邊角原子數(shù)量龐大，能夠提供大量的“吸附位點”，在吸附含硫化合物方面具有巨大的優(yōu)勢。但是由于受到孔道數(shù)目的限制，碳化硼氮材料自身的吸附能力也受到一定的限制，并且用作柴油脫硫劑時脫硫效果不佳。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有技術中存在的對柴油脫硫效果不佳的問題，提供一種改性碳化硼氮材料及其制備方法和應用。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明一方面提供了一種改性碳化硼氮材料，所述改性碳化硼氮材料為摻雜金屬的碳化硼氮材料。

本發(fā)明第二方面提供了一種制備改性碳化硼氮材料的方法，所述方法包括以下步驟：

1)將硼源、有機氮源以及金屬源混合得到粉末混合物；所述硼源優(yōu)選為硼酸和/或硼酸鹽，所述有機氮源優(yōu)選為三聚氰胺和/或尿素；

2)將步驟1)獲得的粉末混合物在惰性氣氛下焙燒，得到裹覆有黃色層狀物的黑色固體；

3)將步驟2)中的黑色固體與所述黃色層狀物分離。

本發(fā)明第三方面提供了由本發(fā)明上述方法制得的改性碳化硼氮材料。

本發(fā)明第四方面提供了上述改性碳化硼氮材料作為吸附脫硫劑的應用。

通過本發(fā)明方法制備的改性碳化硼氮材料，具有比表面積大、孔徑分布集中的特點，并且通過摻雜活性金屬組分，進一步增強了其作為吸附脫硫劑的脫硫能力，該改性碳化硼氮材料可以將柴油中的硫化物吸附至其孔道內(nèi)，降低柴油中硫化物的含量，在優(yōu)選的實施方式中，將國V柴油中硫含量降至0.8μg/g左右，從而能夠生產(chǎn)用于燃料電池所需的超低硫柴油。

具體實施方式