[发明专利]一种三维有序大孔三氧化钨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，涉及一种三维有序大孔三氧化钨材料的制备方法以及其应用；步骤为：将乙醇和蒸馏水混合，加入偏钨酸铵，得混合溶液；加入PMMA；静置后进行减压抽滤，得到浸渍过后的PMMA，于室温下干燥后，置于马弗炉中，煅烧处理后得到三维有序大孔三氧化钨材料；本发明制备的材料和模型油品混合，置于油浴中磁力搅拌，并通入空气进行脱硫实验；本发明工艺简单，所得材料对燃油中硫化物脱除具有较好的催化活性，能够有效地提高油品脱硫率，减少催化剂的用量，使用环保易得的空气作为氧化剂，无需使用有机溶剂，降低生产成本，提高油品品质，并可回收重复使用，降低环境污染。

技术领域

本发明属于多相催化剂领域，具体涉及一种三维有序大孔三氧化钨材料的制备方法以及其在燃油脱硫中的应用。

背景技术

近些年以来，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。

大孔材料因其较大的孔径和比表面积、可调节的孔型和孔径等特性在催化剂领域备受关注；利用模板剂将前驱体溶液浸入模板剂的空隙中，再经过固化、模板剂去除，可开发出优良的大孔材料催化剂。目前普遍使用的胶质晶体为聚苯乙烯(PS)及聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)等高分子材料和二氧化硅。反向复制这些胶体晶体模板，便可获得呈现反蛋白石结构的材料。关键是目标产物的原料在胶质晶体间隙内的填充。通常填充方式包括溶胶－凝胶法、化学反应法、电沉积法及化学气相沉积法等。溶胶—凝胶法应用最为广泛，此方法操作简单，成本低，且各组分分布均一。电化学沉积法是胶质晶体作为电极，浸到含有目标材料离子的电镀液中，设定电压或电流后，目标材料可在胶体晶体的间隙中由底部到顶部逐步生长，此方法的优点是目标材料在孔隙中填充完全，缺点是必须首先在胶体晶体表面覆盖一层导电层，增加了电机制备的难度。目前，有文献报道了利用P123，F127和CTAB等软模板合成了一系列小孔径的催化剂，然而由于其较小的孔径导致其易于堵塞且软模板法合成工艺较为复杂，不适合工业应用；另外还有文献报道了通过高分子自组装法合成大孔催化剂，虽然拥有大孔结构，其孔径分布不均一且热稳定较差，不能承受高温。因此为克服这些问题，本发明利用PMMA作为大孔模板剂合成三维有序的大孔材料，在催化反应中不易堵塞并且具有优异的稳定性。

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三维有序大孔三氧化钨材料的制备方法及其应用；本发明制备的三维有序大孔三氧化钨材料具有三维有序大孔结构，较大的孔径、孔体积和比表面积，相互连接的孔道，在氧化脱硫过程中具有优异的活性，能够高效脱除油品中的硫化物，并且相比于传统的过氧化氢等氧化剂存在成本高、危险性大等问题，本发明所需的氧化剂氧气在空气中大量存在，廉价易得，可以大幅降低生产成本。

为了实现以上目的，本发明包括如下步骤：

(1)首先将乙醇和蒸馏水混合，然后加入偏钨酸铵，室温下搅拌溶解，得混合溶液；然后将大孔模板剂聚甲基丙烯酸甲酯(即PMMA)加入混合溶液中；静置一段时间后，进行减压抽滤，去除多余液体；得到浸渍过后的PMMA，于室温下干燥一段时间后，得到干燥产物备用；

(2)将步骤(1)干燥后的产物置于马弗炉中，在一定升温速率下程序升温，进行加热反应，反应后得到三维有序大孔三氧化钨材料。

以制备的三维有序大孔三氧化钨材料作为催化剂，应用于油品中含硫化合物的脱除，具体步骤如下：

(3)将步骤(2)所得三维有序大孔三氧化钨材料和模型油品混合，置于油浴中磁力搅拌，并通入空气进行脱硫实验；

(4)脱硫实验结束后，将三维有序大孔三氧化钨材料和模型油品进行离心分离，分离得到的固体经烘干后，即回收得到三维有序大孔三氧化钨材料，用于此次催化脱硫，循环使用。