催化裂化汽油光催化氧化脱硫研究

摘要

随着全球范围环境意识的日益增强，世界各国对燃料油品中的硫含量提出了更严格的要求。光催化氧化以其具有成本低、反应条件温和、脱硫效果好等优点成为较有潜力的深度脱硫方法。目前国内外在以H2O2为氧化剂脱硫方面开展的研究工作较多，而以氧气为氧化剂脱硫的研究鲜见报道。本文利用氧气为氧化剂，考察了在加入吸附剂、光催化剂以及光敏剂等条件下催化裂化汽油的脱硫情况，研究了氧化脱硫机理，建立了动力学方程。 将噻吩溶于正辛烷配成模型汽油，以水为萃取剂，以空气中氧气为氧化剂，在紫外光照射下噻吩可以发生氧化脱硫，其氧化产物有砜、草酸、CO2、SO42-等。加入具有适当孔径的高比表面积材料分子筛作为氧气吸附剂可以使脱硫率由58.9％提高到92.3％。 通过溶胶-凝胶法合成纳米TiO2，并将其作为光催化剂应用于油品脱硫中。采用微分法拟合确定纳米TiO2光催化氧化噻吩为表观一级动力学反应，初始浓度为800μL·L-1的模型汽油的脱硫率可以达到96.0％，动力学方程为ln(CO/Ct)=0.6405t+0.3441。 以三氟乙酸和硝酸锌为掺杂剂制备了F、Zn共掺杂的TiO2，确定了适宜的掺杂量为n(F)/n(TiO2)=2％，n(Zn)/n(TiO2)=3％，探讨了掺杂后比表面积、粒径及光催化活性的变化。XPS、EDS、XRD、BET、FT-IR等测试表明，F、Zn已经掺杂进去。利用F/Zn/TiO2为光催化剂时噻吩脱硫率可以提高到99.2％，半衰期由1.08h缩短到0.95h。 为了提高油相中光催化剂的分散量，利用非离子表面活性剂在乙醇溶剂中对TiO2进行表面亲油改性。TEM表明改性后样品分散性较好。亲油性TiO2光催化氧化催化裂化汽油可使其硫含量由550μg·g-1降低到10μg·g-1以下。 为提高光量子效率，在反应体系中加入核黄素作为光敏剂，发现核黄素光敏氧化噻吩为单重态氧机理。核黄素与TiO2具有协同效应，光催化氧化噻吩脱硫率可以提高到99.1％。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1引言

1.2催化裂化汽油中含硫化合物的类型及含量

1.3催化裂化汽油脱硫研究现状

1.3.1加氢脱硫

1.3.2吸附脱硫

1.3.3氧化脱硫

1.3.4光化学氧化脱硫

1.3.5生物脱硫

1.3.6其他脱硫方式

1.4纳米TiO2光催化氧化有机物原理

1.4.1纳米TiO2光催化反应原理

1.4.2影响纳米TiO2光催化反应的因素

1.5溶胶凝胶法合成纳米TiO2粉体

1.5.1合成原理

1.5.2纯纳米TiO2粉体

1.5.3离子掺杂纳米TiO2

1.5.4半导体复合

1.5.5贵金属沉积

1.5.6固体超强酸

1.6论文研究的目的、意义及内容

第二章两相萃取系统利用O2光化学氧化汽油脱硫研究

2.1引言

2.2实验部分

2.2.1实验药品及规格

2.2.2主要仪器及型号

2.2.3实验过程与方法

2.3实验结果与讨论

2.3.1乙腈／油有机两相萃取系统光化学氧化噻吩脱硫

2.3.2水／油两相萃取系统中光化学氧化噻吩脱硫

2.3.3噻吩光氧化机理及产物分析

2.3.4水／油两相萃取系统O2氧化FCC汽油脱硫研究

2.4小结

第三章纳米TiO2光催化氧化降解噻吩

3.1引言

3.2实验部分

3.2.1实验药品及仪器

3.2.2纳米TiO2的制备及表征

3.2.3光催化氧化脱硫

3.3结果与讨论

3.3.1正交试验制备TiO2脱硫效果分析

3.3.2影响TiO2光催化活性因素探讨

3.3.3纳米TiO2光催化氧化噻吩及其动力学研究

3.4小结

第四章改性纳米TiO2光催化氧化汽油脱硫

4.1引言

4.2实验部分

4.2.1实验药品及规格

4.2.2实验仪器及型号

4.2.3实验过程及方法

4.3结果与讨论

4.3.1纳米F-／TiO2的XPS测试图谱

4.3.2纳米粉体的EDS、XRD及BET测试

4.3.3红外光谱表征

4.3.4光催化氧化噻吩研究

4.3.5光催化氧化FCC汽油脱硫研究

4.4小结

第五章表面亲油纳米TiO2的合成及其光催化氧化脱硫

5.1引言

5.2实验部分

5.2.1实验药品及仪器

5.2.2实验过程及方法

5.3实验结果与讨论

5.3.1 FT-IR表征

5.3.2TEM表征

5.3.3亲油度对光催化氧化汽油脱硫率的影响

5.3.4改性纳米TiO2光催化氧化FCC汽油脱硫反应动力学

5.4小结

第六章光敏化／相转移光催化氧化脱硫

6.1引言

6.2实验部分

6.2.1实验药品及仪器

6.2.2实验过程及方法

6.3结果与讨论

6.3.1核黄素光敏氧化噻吩脱硫

6.3.2四丁基溴化铵相转移光催化氧化噻吩脱硫

6.3.3核黄素／纳米TiO2光催化氧化噻吩脱硫

6.3.4核黄素／纳米TiO2光催化氧化FCC汽油脱硫

6.4小结

第七章结论

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

致谢