Ag2O/SiO2@imprint复合气凝胶吸附剂及其制备方法和应用

摘要

本发明公开了一种Ag2O/SiO2@imprint复合气凝胶吸附剂及其制备方法和应用，用以除去燃料油和芳烃产品中的噻吩类硫化物，具体步骤为用正庚烷溶解噻吩类化合物形成模板剂溶液，将硝酸银溶解于水中，加入正硅酸乙酯和无水乙醇作为极性溶液，并加入模板剂溶液作为非极性溶剂，在酸性条件下搅拌形成微液滴，得到含有微液滴模板的Ag2O/SiO2@imprint溶胶，调节硅溶胶pH后静置凝胶，然后进行老化处理，碾碎后经正己烷洗涤除去微液滴模板，常压干燥，得到Ag2O/SiO2@imprint复合气凝胶；本发明制备得到吸附剂相比于常规方法制备的Ag2O/SiO2复合气凝胶有更好的吸附性能，在燃料油和芳烃产品的深度脱硫领域具备良好的应用前景。

说明书

技术领域

本发明属于材料制备加工技术领域，具体涉及一种Ag

背景技术

燃料油中的噻吩(TP)、苯并噻吩(BT)、二苯并噻吩(DBT)等硫化物燃烧后会产生SO

催化加氢脱硫(HDS)是减少燃料中硫化物的常用方法。该技术为了降低燃料油中的硫含量需要更高的反应压力和更低的空速，增加了生产成本。其次，消耗大量H

吸附脱硫技术是通过选择合适的吸附剂，选择性地将燃料中的硫化物进行吸附脱除。ADS的脱硫效率高度依赖于吸附剂的类型。各种类型的吸附剂，包括金属氧化物，沸石分子筛，MOF，活性炭和气凝胶材料，已被评估用于模拟燃油脱硫。其中气凝胶是由纳米级胶体粒子相互聚结形成的三维网状结构的介孔材料，它具有高比表面积，高孔隙率等物理特性，被广泛研究用作催化剂和吸附剂载体。

在先前的一些研究中，浙江工业大学(公开号CN 106590728 A)、(公开号CN105709685 A)、(公开号CN 108893138 A)通过掺杂Zr

发明内容

针对上述常规法制备的Ag

具体技术方案如下：

一种Ag

1)制备微液滴模板溶液：用正庚烷溶解噻吩类化合物形成模板剂溶液；

2)制备含有微液滴模板的凝胶：将银源溶解于水中，加入无水乙醇和硅源，随后加入通过步骤1)得到的模板剂溶液，在酸性避光条件下搅拌使其水解，调节溶胶的pH，使之凝胶得到复合醇凝胶；

3)老化：在通过步骤2)制备得到的复合醇凝胶中加入由乙醇和正硅酸乙酯组成的老化液，水浴老化增强其骨架结构；

4)除去微液滴模板：向步骤3)所得凝胶中加入正己烷，搅拌三次；

5)干燥：将通过步骤4)得到的复合醇凝胶常压干燥，最终得到Ag

进一步地，步骤2)中以正硅酸乙酯为硅源，硝酸银为银源。

进一步地，步骤1)中噻吩类化合物为噻吩、苯并噻吩或二苯并噻吩。

进一步地，步骤1)中正庚烷溶液中噻吩类化合物的浓度为2mg-S/g。

进一步地，所述硝酸银与正硅酸乙酯的摩尔投料比为1：50，乙醇和水的总体积与模板剂溶液的体积投料比为12∶0.5～5，优选12∶1。

进一步地，步骤2)凝胶形成过程中转速为200～1200r/min，优选800r/min。

进一步地，步骤3)中所述的老化液中无水乙醇和正硅酸乙酯的体积比为25：15。

一种采用上述方法制备得到的Ag

一种上述Ag

将所得的吸附剂装填于吸附床装置中，以2h

进一步地，所述模拟燃油由溶解噻吩类硫化物的正庚烷组成；模拟芳烃产品由溶解噻吩类化合物的苯或对二甲苯构成。

本发明的有益效果如下：

1)本发明的Ag

2)本发明的Ag

具体实施方式

下面结合具体实施例进一步阐述本发明，但本发明的保护范围并不限于此。

实施例1～5：乙醇和水的总体积与加入的噻吩微液滴模板溶液的体积投料比对Ag

实施例1：乙醇和水的总体积与加入的噻吩微液滴模板(溶解噻吩的正庚烷溶液)的体积投料比为12:0.5时，以微液滴模板法制备的Ag

1)用正庚烷溶解噻吩，配制成浓度为2mg-S/g的混合溶液，以此作为微液滴模板剂溶液。

2)将0.12g硝酸银溶解于2ml去离子水中，加入10ml无水乙醇和8ml正硅酸乙酯，取0.5ml步骤1)中配制的模板剂溶液加入到上述混合溶液中，用质量浓度为10％的硝酸调节溶液pH至1.8～2.0，以800r/min的转速搅拌1.5h使其水解；

3)在通过步骤2)所得硅溶胶中滴加质量浓度为5％的氨水，调节溶液pH至6.8左右，静置15min得到复合醇凝胶。

4)在通过步骤3)所得的复合醇凝胶中加入25ml无水乙醇和15ml正硅酸乙酯，并置于40℃水浴中老化15h，以增强凝胶的骨架结构。

5)将通过步骤4)老化后的醇凝胶进行碾碎，用正己烷洗涤置换，每4h更换一次正己烷，置换3次，以除去凝胶孔隙中的微液滴模板溶液、乙醇、水以及其它有机分子。

6)将通过步骤5)得到的凝胶置于120℃下常压干燥12h，最终得到Ag

实施例2～5：制备步骤以同实施例1，区别在于步骤2)中实施例2中微液滴模板的加入量为1ml，实施例3中微液滴模板的加入量为2ml，实施例4微液滴模板的加入量为3ml，实施例5中微液滴模板的加入量为5ml，使得实施例2～5中乙醇和水的总体积与加入的微液滴模板溶液的体积投料比分别为12∶1、12∶2、12∶3、12∶5。

对比例1：制备方法同实施例1，区别在于不需要在步骤2)中加入步骤1)中配制的微液滴模板溶液。

对比例2：制备方法同实施例1，区别在于步骤1)中配制的模板剂溶液为纯正庚烷溶液。

在实施例1～5和对比例1～2中，用模拟燃油和穿透吸附实验来评价Ag

在玻璃管底部装填脱脂棉，然后加入1g的新鲜吸附剂Ag

表1实施例1-5和对比例1-2制备得到的Ag

由表1可以看出，随着乙醇和水的总体积与微液滴模板溶剂的体积投料比的降低(微液滴模板溶液量增加)，Ag

实施例6～7：不同微液滴模板组成对Ag

实施例6：制备方式同实施例2，区别在于步骤1)中所选用的模板剂溶液为正庚烷溶解的苯并噻吩溶液。

实施例7：制备方式同实施例2，区别在于步骤1)中所选用的模板剂溶液为正庚烷溶解的二苯并噻吩溶液。

实施例6～7中所制备的吸附剂评价方式同实施例1～5。具体的结果见表2。

表2不同微液滴模板组成对Ag

由表2可以看出，加入不同微液滴模板溶液制备的Ag

实施例8～9：微液滴模板法制备的Ag

对比例3～4：常规溶胶凝胶法制备的Ag

表3实施例8-9和对比例3-4制备得到的吸附剂对模拟芳烃产品中噻吩类化合物的吸附性能

由表3可以看出，相比于常规法制备的Ag

实施例10～13：溶胶过程中转速对以微液滴模板法制备的Ag

其制备步骤同实施例2，区别在于在步骤2)中加入微液滴模板后，搅拌时实施例10的转速为200r/min，实施例11的转速为500r/min，实施例12的转速为1000r/min，实施例13的转速为1200r/min。

实施例10～13中所制备的吸附剂评价方式同实施例1～5。具体的结果见表4。

表4溶胶过程中转速对以微液滴模板法制备的Ag

由表4可看出，随着转速的增加，噻吩、苯并噻吩和二苯并噻吩的穿透吸附容量会先增大后减小。当转速为800r/min时，对噻吩类硫化物的穿透吸附容量为最佳，可能归因于非极性的微液滴模板通过搅拌后所形成的微小的液滴与气凝胶的三维网状结构保持着最为稳定的状态。因此优选转速为800r/min。