[发明专利]纳米磷钼杂多酸离子液体负载二氧化硅复合材料的制备方法及其应用

说明书

本发明属于多相催化剂领域，涉及一种纳米磷钼杂多酸离子液体负载二氧化硅复合材料的制备方法及其应用；步骤为：将金属源、乙腈、硅源依次混合，并持续搅拌混合反应物，然后将混合反应物干燥，所得绿色固体进行球磨，得到含高分散性钼的纳米二氧化硅材料；本发明工艺简单，在合成过程中以功能化离子液体为金属源，并利用固相球磨法合成纳米二氧化硅复合材料，该材料对燃油中硫化物脱除具有较高持久的催化活性，能够有效地提高油品脱硫率，减少催化剂及氧化剂的用量，无需使用有机溶剂，降低环境污染，降低生产成本，提高油品品质。

技术领域

本发明属于多相催化剂领域，具体涉及一种纳米磷钼杂多酸离子液体负载二氧化硅复合材料的制备方法及其在燃油脱硫中的应用。

背景技术

汽车工业快速发展，由此也带来了人们对燃油的巨大需求，而燃油中的硫化物的燃烧所产生的废气却会对大气环境造成破坏，因此限制燃油的硫含量就显得尤为必要；氧化脱硫技术因具有较高脱硫效率，反应条件温和，操作成本低以及工艺流程简单等特点而备受瞩目；目前氧化脱硫所涉及的催化剂包括有机酸，离子液体，多金属氧酸盐，金属氧化物和分子筛等。

近年来，过渡金属型离子液体作为催化剂的活性中心，在氧化脱硫体系中得到广泛的关注。现有文献报道，一些负载型离子液体催化剂的合成方法较复杂，如物理吸附法，共价嫁接法和自组装法。这些方法通常导致活性中心在载体表面上的不均匀分散，容易导致活性中心的积累。因此，一些研究员通过对催化剂进行修饰来提高催化剂的催化活性，如给催化剂造孔等。但是这更加增大了催化剂合成方法的复杂程度。

高能球磨法是一种合成粉体材料的有效方法。颗粒受到磨球撞击，开始破碎、细化、比表面积增大。此时，晶体结晶程度衰退，晶格缺陷产生并发生位移，活性位高分散，采用高能球磨法制备复合材料可以同时实现晶界强化和弥散强化的作用。总的来说，该技术弥补了传统化学法制备过程中存在的反应动力小、熔点较高材料难于合成等缺点，开辟了机械力化学法制备超微粉体的新天地。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明在于提供了一种纳米磷钼杂多酸离子液体负载二氧化硅复合材料的制备方法。本发明通过高能球磨法(Ball-milling，简称BM)减小了催化剂的颗粒尺寸，暴露出更多的活性中心，使得活性中心分散更均匀，增大了脱硫效率；而且通过改变活性中心的碳链长度来调节催化剂的亲油性，使得催化剂可以与油品中的硫化物充分接触，从而进一步提高脱硫活性，并具有优异的催化性能。

为了实现以上目的，本发明包括如下步骤：

(1)将具有不同长度碳链的含钼金属源溶于乙腈中，得到混合液，然后加入硅源，室温下搅拌后，转入反应釜进行加热反应，反应后置于恒温油浴中搅拌，溶液蒸干后再进行研磨，得到[C_nmim]₃PMo₁₂O₄₀/SiO₂粉末；

(2)将步骤(1)得到的[C_nmim]₃PMo₁₂O₄₀/SiO₂粉末与球磨罐内的小球一起球磨，得到纳米磷钼酸杂多酸离子液体负载二氧化硅复合材料，记为[C_nmim]₃PMo₁₂O₄₀/SiO₂ BM。

脱硫实验：将步骤(2)中得到的[C_nmim]₃PMo₁₂O₄₀/SiO₂ BM直接和模型油混合，然后在一定温度下进行磁力搅拌，加入双氧水进行脱硫实验。