[发明专利]一种光催化氧化脱硫催化剂及其制备方法、应用和再生方法

说明书

本发明提供了一种光催化氧化脱硫催化剂及其制备方法、应用和再生方法，属于光催化脱硫技术领域。本发明提供的光催化氧化脱硫催化剂包括二氧化铈纳米颗粒和MIL‑101(Fe)材料，所述二氧化铈纳米颗粒均匀生长在MIL‑101(Fe)材料表面，所述二氧化铈纳米颗粒与MIL‑101(Fe)材料之间具有异质结结构。本发明所提供的光催化脱硫催化剂中二氧化铈纳米颗粒与MIL‑101(Fe)材料之间具有异质结结构，禁带宽度小，对可见光的利用率高，电子与空穴的复合速率低，对噻吩类含硫化合物具有较高的催化氧化性能。

技术领域

本发明涉及光催化脱硫技术领域，尤其涉及一种光催化氧化脱硫催化剂及其制备方法、应用和再生方法。

背景技术

在最近的几十年里，大气污染和环境破坏非常严重，主要原因是汽油柴油等化石燃料的过度燃烧，排放了大量的SO₂等有害气体，以及长期以来脱硫技术的不完善，导致无法获得零硫或含硫量少的柴油，造成环境的破坏，威胁到了人类的生命安全。据报道，自上世纪80年代以来世界各国对柴油的需求量日益增长，2018年我国柴油的需求量就达到了1.2亿吨，而柴油中的含硫量又高，这就使得开发深度脱硫的工作越来越重要。

传统的柴油脱硫方法主要是加氢脱硫，但加氢脱硫只能除去简单的链式硫化物，不能除去比较复杂的如烷烃类(噻吩类)的硫化物，而且加氢脱硫的条件也比较苛刻，需要在高温、高压和大量氢气的消耗下的完成，而且脱硫效果不理想。而柴油中的含硫化合物主要以噻吩形式存在，占柴油总硫的80％以上，而苯并噻吩、二苯并噻吩及其衍生物又占噻吩硫总数的70％以上。因此，选择吸附脱硫、萃取脱硫、氧化脱硫等非加氢脱硫的技术得到的越来越广泛的研究，其中光催化氧化脱硫有工艺简单，反应条件温和，适用范围广，环境友好等优点。

目前的光催化氧化脱硫的催化剂主要有：金属氧化物、非金属氧化物及MOFs材料，其中金属氧化物如TiO₂、CeO₂、Fe₂O₃、MoS₂、MoO₃等，TiO₂的结构主要是金红石和锐钛矿，其中锐钛矿的形状一般为规则的八面体，有良好的光催化性能，而锐钛矿和金红石型的混合晶型脱硫的效果最佳，CeO₂的结构主要是萤石状，Fe₂O₃的结构主要是核状结构，脱硫的催化剂形状α-Fe₂O₃和β-Fe₂O₃的混合物，MoS₂的主要结构是二维层状结构，MoO₃为球状结构；非金属氧化物如g-C₃N₄，其结构主要是二维层状结构；MOFs材料用于光催化脱硫的只有Zn-MOF，为板状结构。但上述光催化氧化脱硫催化剂拥有低的活性位点，有些需要依靠紫外光发生光催化作用，对可见光吸收程度较低，对光源的利用率亟待提高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种光催化氧化脱硫催化剂及其制备方法、应用和再生方法，本发明提供的光催化氧化脱硫催化剂可有效催化氧化噻吩类含硫化合物，且可见光吸收率高。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种光催化氧化脱硫催化剂，包括二氧化铈纳米颗粒和MIL-101(Fe)材料，所述二氧化铈纳米颗粒均匀生长在MIL-101(Fe)材料表面，所述二氧化铈纳米颗粒与MIL-101(Fe)材料之间具有异质结结构。

优选地，所述二氧化铈纳米颗粒的粒径为10～20nm；所述二氧化铈纳米颗粒的负载量为8～14wt％；所述光催化氧化脱硫催化剂为八面体结构，其中二氧化铈纳米颗粒的结构为萤石结构。

本发明还提供了上述技术方案所述的光催化氧化脱硫催化剂的制备方法，包括如下步骤：