[发明专利]一种吸附脱硫催化剂及其制备方法

说明书

本发明属于催化剂技术领域，具体涉及一种吸附脱硫催化剂及其制备方法。本发明研制的产品中包括氧化石墨烯和单分散过渡金属氧化物；所述氧化石墨烯包括边缘区和共轭区；所述边缘区具有羧基；所述共轭区具有羟基和环氧基；所述氧化石墨烯的边缘区羧基至少部分被转化为酰胺基；所述氧化石墨烯的共轭区羟基至少部分被转化为氨基甲酸酯；所述单分散过渡金属氧化物嵌入氧化石墨烯层间。在制备时，利用异氰酸酯和氧化石墨烯反应后，再与过渡金属盐溶液混合，调节pH至碱性，再经陈化等步骤得到产品。本发明所得产品具有快速吸附汽油中各类含硫杂质的效果，并且可以将吸附的杂质去除。

技术领域

本发明属于催化剂技术领域。更具体地，涉及一种吸附脱硫催化剂及其制备方法。

背景技术

随着世界经济的快速发展，全球对燃料油的需求不断增加，对车用汽油的需求也越来越大。机动车尾气排放将会引起严重的环境污染，各国政府机构对汽油中硫含量作了严格限制，2019年1月1日我国全面实施国Ⅵ汽油标准，硫含量要求低于10μg/g，因此汽油升级迫在眉睫。汽油中硫含量约有90％来自催化裂化单元，如何从FCC汽油中脱除硫是许多炼油厂的主要目标。目前，通用的脱硫方法有加氢技术和非加氢技术。国内应用最广泛是加氢脱硫技术，但该法较难脱除芳香硫(噻吩、苯并噻吩等)，且辛烷值损失较大。与其他非加氢技术相比，吸附法因其易脱除噻吩类硫化物和辛烷值损失小成为最有希望实现零硫目标的技术。常见的吸附脱硫剂有分子筛、活性炭、金属氧化物和金属-有机骨架材料(MOFs)。相比其他吸附剂，MOFs因其比表面积大、空隙率高、孔道形状和大小可调控及孔壁上配体可控能化等特点具有优势。

近年来多孔材料取得显著进步，新型介孔和微孔材料在过去的几年里迅速发展起来，金属有机骨架材料(MOFs)是其中最有发展前景的材料，是由金属离子或离子团簇与有机连接体通过配位键侨联的自组装方式形成的拥有周期性网络结构，结构中的有机连接体通常含有二齿、三齿或四齿螯合位点连接金属部分。一些典型的连接体有邻苯二甲酸、苯三羧酸和咪唑。元素周期表中大多数金属在与不同有机连接体连接后都可以形成MOFs，因此，MOFs拥有广泛的物理化学性能，也说明这种材料具有多样性。

然而，如何开发一种汽油脱硫适用，并且可脱除汽油中难以脱出的芳香硫，而保证汽油辛烷值的水平，是本领域技术人员亟待解决的技术难题之一。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有脱硫催化剂无法兼顾快速有效脱除芳香硫及保证汽油高辛烷值的缺陷和不足，提供一种吸附脱硫催化剂及其制备方法。

本发明的目的是提供一种吸附脱硫催化剂。

本发明另一目的是提供一种吸附脱硫催化剂的制备方法。

本发明上述目的通过以下技术方案实现：

一种吸附脱硫催化剂，包括：氧化石墨烯和单分散过渡金属氧化物；

所述氧化石墨烯包括边缘区和共轭区；所述边缘区具有羧基；所述共轭区具有羟基和环氧基；

所述氧化石墨烯的边缘区羧基至少部分被转化为酰胺基；

所述氧化石墨烯的共轭区羟基至少部分被转化为氨基甲酸酯；

所述单分散过渡金属氧化物嵌入氧化石墨烯层间。

上述技术方案以氧化石墨烯为基础原料，并且通过利用其共轭区和边缘区本身自带的羟基、羧基等活性官能团，将其转变为酰胺基和氨基甲酸酯，其中，酰胺基为含氮的羧酸类衍生物，酰胺基团的引入，可以使得氧化石墨烯作为汽油吸附脱硫催化剂而言，边缘区可以良好的与汽油相容，不会存在界面相容性不佳引起的催化效果不良的问题，且得益于汽油与催化剂本体的良好相容，汽油更容易携带需要脱除的含硫杂质进入氧化石墨烯层间，得益于含硫杂质分子结构中的苯环π电子云与氧化石墨烯共轭区的电子云相互作用，使得含硫杂质分子在氧化石墨烯共轭区被截留，且截留后被氨基甲酸酯协同吸附；并逐渐在嵌入的过渡金属氧化物作用下被催化转化；