[发明专利]一种2D片层结构二氧化硅基脱硫催化剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种2D片层结构二氧化硅基脱硫催化剂及其制备方法。将2D片层结构二氧化硅作为载体，在2D片层结构二氧化硅上枝接含氨基的化合物，得到氨基改性的2D片层结构二氧化硅，再以杂多酸为催化剂活性组分，将杂多酸分子锚定在氨基改性的2D片层结构二氧化硅表面上，制得杂多酸固载的氨基改性2D片层结构二氧化硅催化剂。本发明具有原料廉价易得，制备方法简单；作为具有催化和吸附的双功能催化剂，省去了萃取工段，简化脱硫工艺，减少工业应用成本；本发明的2D片层结构提供了可接近的开放传输孔道，加速物质传输，粒径适宜，提供了更多的催化活性中心和吸附位点，缩短反应时间，高效去除燃油中难以脱除的芳香族硫化物。

技术领域

本发明涉及一种二氧化硅基脱硫催化剂及其制备方法，特别是一种2D片层结构二氧化硅基脱硫催化剂及其制备方法。

背景技术

由于化石燃料的大量使用，环境问题日益突出，特别是燃料油使用过程中产生大量SOx，是形成酸雨的直接原因，造成了巨大的环境危害；燃料中的硫化物的存在还会影响汽车的尾气转化器使得效能降低，同时在原油加工的过程中硫化物的也是不允许存在的，它们会腐蚀管道和设备等。对此，世界各国都在实施更加严格的法规来限制运输燃料中的硫浓度，新出的国“Ⅵ”标准要求燃油中的硫含量降低到10ppm以下。

目前，工业上最常用的脱除含硫化合物的方法是加氢脱硫(HDS)，但是HDS的操作条件苛刻(高温高压)，设备投资成本大，还需要消耗大量昂贵的氢气，此外，HDS方法不能有效地除去芳族杂环硫化合物，例如噻吩(TH)、二苯并噻吩(DBT)、苯并噻吩(BT)及其衍生物。为了克服这一点，已经开发了几种深度脱硫技术，包括氧化脱硫、吸附脱硫、生物脱硫、离子液体萃取等等，在这些非加氢脱硫工艺中，氧化脱硫(ODS)由于其高脱硫率、温和的反应条件、不降低辛烷值等优点被广泛应用。氧化脱硫(ODS)技术是在氧化剂和催化剂作用下，将小极性的有机硫的氧化成大极性的亚砜和砜类，随后通过极性溶剂萃取，吸附剂吸附，以及蒸馏或热分解生成二氧化硫来去除砜类。ODS过程通常选用氧化性强、反应产物是水、不会腐蚀反应设备和污染环境绿色环保的双氧水作为氧化剂。ODS工艺通常伴有萃取工段，此时硫化物首先被萃取如甲醇、乙腈和离子液体等极性溶剂中，然后再被氧化成相应的风和亚砜，这使得催化氧化脱硫工艺操作繁琐，脱硫成本高。相较于ODS来说，氧化-吸附耦合脱硫OADS的脱硫工艺利用催化剂上的极性基团代替萃取试剂，对氧化含硫产物进行吸附，不使用对环境有污染的萃取试剂，因此OADS省略掉了萃取工段，这使得该工艺具有操作简单，脱硫成本降低，催化剂容易回收利用，环境友好等优势。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种2D片层结构二氧化硅基脱硫催化剂及其制备方法。本发明具有所用各种原料廉价易得，制备方法简单；本发明作为具有催化和吸附的双功能催化剂，省去了萃取工段，简化脱硫工艺，减少工业应用成本；本发明具有的2D片层结构提供了可接近的开放传输孔道，加速物质传输，粒径适宜，相比于商用MCM-41，以及层次空心二氧化硅空心球(HHSS)等载体提供了更多的催化活性中心和吸附位点，缩短反应时间，高效去除燃油中难以脱除的芳香族硫化物，在燃油催化氧化吸附脱硫方面有很好的应用前景。

本发明的技术方案：一种2D片层结构二氧化硅基脱硫催化剂，将2D片层结构二氧化硅作为载体，在2D片层结构二氧化硅上枝接含氨基的化合物，得到氨基改性的2D片层结构二氧化硅，再以杂多酸为催化剂活性组分，将杂多酸分子锚定在氨基改性的2D片层结构二氧化硅表面上，制得杂多酸固载的氨基改性2D片层结构二氧化硅催化剂；所述2D片层结构二氧化硅为球形2D片层结构二氧化硅、椭球形2D片层结构二氧化硅或不规则的2D片层结构二氧化硅。