[发明专利]一种钒基咪唑聚离子液体的制备方法及其应用

说明书

本发明公开了一种钒基咪唑聚离子液体的制备方法及其应用。制备过程中包括将偏钒酸钾和氯化钾混合反应合成十钒酸钾；将离子液体单体聚合形成聚离子液体，再通过十钒酸钾对咪唑聚离子液体进行改性，并持续搅拌，然后将产物干燥得到钒基咪唑聚离子液体的制备方法。本发明工艺简单，在合成过程中以十钒酸钾对咪唑聚离子液体进行改性，合成同多钒酸基聚离子液体材料，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，特指一种钒基咪唑聚离子液体材料的制备方法以及其在活化氧气燃油氧化脱硫中的应用。

背景技术

近些年以来，大气污染日益严重，生态环境遭到严重破坏，而燃油中的含硫化合物燃烧后的产物Sox是主要的罪魁祸首，因此世界各国研究人员为了解决这一问题开始关注于燃油脱硫的研究。在各种脱硫技术中，氧化脱硫技术因其具有较高脱硫效率，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低共溶剂，离子液体，多金属氧酸盐，金属氧化物和分子筛等。

聚离子液体因其优异的催化性能，良好的稳定性以及绿色无污染等特性在催化剂领域得到了广泛关注；通过对同多酸进行造孔或负载增大其比表面积并暴露更多的活性位点，同时调变同多酸的化学结构也能够开发出多种性能优异的多酸催化剂。通常的多酸催化剂的设计思路大致可分为以下两种：一是用模板法使杂多酸形成孔结构，大幅提高其比表面积，提高催化活性；另一种是将杂多酸负载于氧化硅、MOF等载体上，通过与载体的协同作用，减少催化剂用量的同时，提高催化活性。这两种方法所合成的催化剂通常会出现由于其强亲水性以及活性位点分布不均导致循环性能差、催化活性不佳的问题；本发明设计了一种钒的同多酸并通过其以阴离子交换的方式和聚离子液体相结合形成钒基同多酸聚离子液体，大幅提高催化剂的催化活性，并且能够实现多次循环使用，延长催化剂寿命，降低催化成本。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种钒基咪唑聚离子液体材料的制备方法。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种钒基咪唑聚离子液体的制备方法，包括如下步骤：

(1)将NaVO₃用水溶解，再在酸性条件下加入KCl溶液充分溶解，室温下结晶，得到橙红色晶体K₃H₃V₁₀O₂₈；

(2)将咪唑离子液体单体用乙醇溶解，加入引发剂AIBN后，通入N₂以除去氧气，随后持续反应，得到咪唑聚离子液体溶液；

(3)将步骤(1)所得晶体溶于酸性水溶液，得到K₃H₃V₁₀O₂₈溶液；

(4)将步骤(3)所得溶液在搅拌下逐滴滴加至步骤(2)所得咪唑聚离子液体溶液中，滴加结束后持续搅拌反应，再抽滤分离，真空干燥，得到钒基咪唑聚离子液体。

作为优选的，在上述的钒基咪唑聚离子液体的制备方法：步骤(1)中，所述酸性条件的pH值为5-6；所述NaVO₃和KCl的摩尔比为10:3；所述KCl溶液的浓度为0.1g/mL-0.5g/mL。

作为优选的，在上述的钒基咪唑聚离子液体的制备方法：步骤(2)中，所述咪唑离子液体单体为[C_nVIM]Cl，其中n＝2，4，8，16；所述单体与引发剂质量比为20-100:1；所述咪唑聚离子液体溶液浓度为0.1-0.3g/mL；所述通N₂除氧的时间为20-40min；所述反应温度为75-85℃；所述反应时间为12-24h。