亚纳米簇MoO3/介孔SiO2纳米复合材料的合成及其氧化脱硫性能的研究

摘要

由于金属尺寸原因，相比传统的金属纳米颗粒来说，金属亚纳米簇颗粒的物理化学性能优异，吸引了学者的关注。对金属氧化物亚纳米簇的研究近年来也悄然兴起。由于环境污染问题，对燃料油的脱硫也重视起来，氧化脱硫由于优势明显，引起了广泛关注。
　　本研究以操作简单的反相微乳液法制备了颗粒尺寸在0.1~2 nm的MoO3，负载到介孔SiO2上的复合材料。探究了复合材料的制备机理，研究了催化模拟油品的氧化脱硫反应。通过调节钼酸铵和氨水的用量，可以控制复合材料与MoO3的大小。亚纳米簇MoO3/介孔SiO2复合材料只有14.2±4.9 nm，其中MoO3尺寸小于1 nm。将制备的一系列不同粒径的MoO3用于催化模拟油品的氧化脱硫，比较催化活性。研究发现，亚纳米簇MoO3与纳米簇MoO3相比，催化活性更好。另外探讨了各种反应条件对DBT转化率的影响,比如 T（反应温度）、t（反应时间）、[O]/[S]（氧化剂用量）以及[cat.]/[S]（催化剂用量）。发现当70 oC，[cat.]/[S]的摩尔比为0.075，[O]/[S]的摩尔比为6时，反应15 min，DBT的转化率就达到100%。最后探究了催化剂的稳定性，将亚纳米簇MoO3/介孔SiO2循环使用，发现由于MoO3尺寸太小，容易流失，其稳定性不太好。增加催化剂的煅烧时间可以促进催化剂的稳定。为了进一步提高亚纳米簇MoO3催化剂的稳定性，将其负载到氨基功能化的介孔SiO2，并用于催化氧化脱硫，表现出很高的催化活性，而且由于MoO3与-NH2的配位作用，亚纳米簇MoO3表现出优异的稳定性。催化剂循环使用5次后，DBT的转化率仅由96%降低到92%，这表明催化剂仍有很高的活性。另外还探究了氨基功能化SiO2的形成机理，主要是由于TEOS与APTES的共水解与共缩合过程。

目录

声明

引言

1 绪论

1.1 燃料油中的含硫化合物组成

1.2 加氢脱硫

1.3 氧化脱硫

1.4 亚纳米簇颗粒

1.5 课题的研究内容与意义

2 亚纳米簇MoO3/介孔SiO2的制备

2.1 实验药品与仪器

2.2 实验过程

2.3 MoO3/SiO2复合材料的表征手段

2.4 结果与讨论

2.5 复合材料的形成机理分析

2.6 本章小结

3 亚纳米簇MoO3/介孔SiO2催化氧化脱硫

3.1 实验药品

3.2 实验过程

3.3 结果与讨论

3.4 本章小结

4 亚纳米簇MoO3/氨基功能化介孔SiO2催化氧化脱硫

4.1 实验药品与仪器

4.2 实验过程

4.3 结果与讨论

4.4 亚纳米簇MoO3/氨基功能化介孔SiO2稳定性的探究

4.5 本章小结

5 结 论

5.1 结论

5.2 创新点

5.3 展望

参考文献

附录A 二苯并噻吩氧化脱硫 1H NMR检测结果

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致谢