[發明專利]一種原子級分散的過渡金屬氧化物/SiO2

在審

• 申請號: 202011257263.2
• 申請日: 2020-11-12
• 公開（公告）號: CN112371107A
• 公開（公告）日: 2021-02-19
• 發明（設計）人: 王加升;王譜;楊千帆;包明
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: B01J23/22
• 分類號: B01J23/22;B01J23/28;B01J23/30;B01J35/00;C10G27/04
• 代理公司: 大連理工大學專利中心 21200
• 代理人: 李曉亮

本發明提供一種原子級分散的過渡金屬氧化物/SiO₂復合材料、制備方法及其應用。首先，將陽離子表面活性劑十六烷基三甲基溴化銨加入水中，升溫攪拌后調整反應體系溫度至室溫，加入氨水、金屬氧化物前驅體、正硅酸四乙酯，得到反應液。其次，將反應后的反應液離心分離去除液相，得到固相。最后，對固相進行煅燒處理，得到產物。上述制備方法得到的過渡金屬氧化物/SiO₂復合材料能夠作為氧化脫硫催化劑，應用到以氧氣為氧化劑的模擬油的氧化脫硫過程中。本發明的原子級分散的過渡金屬氧化物/SiO₂作為氧化脫硫的催化劑，制備工藝簡單，條件溫和；使用氧氣作為氧化脫硫過程的氧化劑，成本低廉，適合于大規模工業生產。

技術領域

本發明涉及一種面向氧氣氧化燃油脫硫的原子級分散的過渡金屬氧化物/SiO₂復合材料、制備方法及其應用，提供一種基于原子級分散的過渡金屬氧化物/SiO₂的以氧氣作為氧化劑的氧化脫硫方法。

背景技術

燃料油中含硫化合物的燃燒是造成空氣污染的主要原因，威脅著全人類的身體健康，同時其產生的SO₂也會導致酸雨的形成，造成社會及個人的財產損失。隨著生態環境形勢的日益嚴峻和人們環保意識的提高，各國制定了越來越嚴格的燃料油中硫含量標準。如中國規定，自2018年起，車用柴油、汽油的硫含量上限均為10ppm，而歐洲國家則早在幾年前就有此嚴格的規定，相信這一標準在將來只會越來越嚴格。

氧化脫硫可以在常溫常壓下進行，不耗費氫氣，對于傳統的高溫高壓加氫脫硫過程中由于空間位阻較大而難以脫除的二苯并噻吩及其烷基衍生物具有更好的氧化脫除性能。并且高溫、高壓的操作條件也造成了加氫脫硫成本較高，不符合經濟發展的需求。相應于二苯并噻吩及其烷基衍生物空間位阻較大的特點，其上硫原子的電子密度也高，故更容易被氧化成對應高極性的砜類，從而通過吸附、萃取等處理將其脫除，這也在原理上反映了氧化脫硫的可能性，因此氧化脫硫作為一種經濟脫硫方式被廣泛研究。但是目前氧化脫硫方法所用的氧化劑大多為過氧化氫和叔丁基過氧化氫等化學試劑，成本提高，故大家將目光轉向了氧氣這種簡單易得，且取之不盡用之不竭的氧化劑。

以氧氣作為氧化劑的催化劑需要具有較高的催化活性。2019年，Yang等以MCM-41作為載體(RSCAdv.,2019,9,21473)制備的亞納米簇MoO₃負載型催化劑在室溫下展現了優越的催化氧化脫硫活性。但是仍然需要使用叔丁基過氧化氫作為氧化劑。2016年，Shi等人制備的Ce-Mo-O雙金屬催化劑(Green Chem.,2016,18,5273)在100℃下實現了氧氣氧化脫硫。2019年，Zhang等人制備的Co-Mo-O雙金屬催化劑(Catal.Sci.Technol.,2019,9,2915)也實現了氧氣氧化脫硫，但是這兩種催化劑制備方法復雜，并且反應仍需100℃的高溫，這無疑提高了氧化脫硫的成本。如能實現100℃以下的氧氣氧化脫硫，可以進一步節能減排，更有利于工業化應用。

基于以上內容，本發明旨在將負載在載體上的過渡金屬的尺寸限制在單原子尺度以實現100℃以下的以氧氣作為氧化劑的氧化脫硫。

發明內容

為了實現以氧氣作為氧化劑催化氧化脫硫，本發明提供一種原子級分散的過渡金屬氧化物/SiO₂的制備方法，制備得到的復合材料作為非均相催化劑，以實現以氧氣作為氧化物的氧化脫硫。

為了達到上述目的，本發明采用的技術方案為：

一種面向氧氣氧化燃油脫硫的原子級分散的過渡金屬氧化物/SiO₂復合材料的制備方法，包括以下步驟：