Citation: Ming Zhang, Wenshuai Zhu, Hongping Li, Suhang Xun, Meng Li, Yanan Li, Yanchen Wei, Huaming Li. Fabrication and characterization of tungsten-containing mesoporous silica for heterogeneous oxidative desulfurization[J]. Chinese Journal of Catalysis, 2016, 37(6): 971-978. doi: 10.1016/S1872-2067(15)61103-2
功能化含钨介孔硅材料的直接合成表征及其在多相氧化脱硫中的应用
离子液体作为一种低温熔融盐, 因其独特的理化性质, 如无蒸气压、低毒性、良好的溶解性以及结构可调等, 受到了广泛的关注. 其中, 功能化多酸基离子液体不仅具备离子液体的特点, 还具备多金属氧酸盐的优势, 已被用于燃油的均相氧化脱硫过程中. 但是, 此过程中离子液体往往用量较大, 催化剂难于回收和循环利用, 氧化剂用量较大, 阻碍其在工业中的应用. 为了克服上述缺点, 本课题组以多酸基离子液体[C16mim]3PW12O40 和正硅酸四乙酯为原料通过溶胶-凝胶法直接合成了一系列含钨功能化介孔复合材料 W-SiO2, 其中咪唑型阳离子作为介孔模板剂, 而多酸阴离子作为金属源. 采用 XRD, IR, Raman, BET, DRS, TEM 等测试手段对所合成的材料进行了表征. 结果表明, 钨活性物种是以氧化钨的形式存在, 并且能够均匀地分散在载体二氧化硅上, 所合成的材料比表面积为 513-743 m2/g, 孔体积为 0.37-0.50 cm3/g, 孔径为 2.91-3.20 nm. 将所合成的材料 W-SiO2-20 应用于燃油氧化脱硫反应 (过程中无需有机溶剂), 结果表明, 所合成的复合材料既能作为吸附剂来吸附有机硫化物, 又能作为催化剂来活化过氧化氢以氧化有机硫化物. 在最优条件 (反应温度 60 oC, O/S 摩尔比为 2.5, 反应时间 40 min) 下, 二苯并噻吩脱除率可 100%, 而且反应体系易于循环使用, 7 次循环后脱硫率无明显降低. 此外, 还考察了复合材料在相同条件下对于不同硫化物的脱除效果, 结果表明, 反应活性顺序为 4,6-DMDBT > DBT > BT > DT.
English
Fabrication and characterization of tungsten-containing mesoporous silica for heterogeneous oxidative desulfurization
-
Key words:
- Heterogeneous oxidative
- / desulfurization
- / Tungsten species
- / Mesoporous silica
- / One-pot synthesis
-
-
[1] J. Eβer, P. Wasserscheid, A. Jess, Green Chem., 2004, 6, 316-322.
-
[2] H. W. Zheng, Z. Sun, X. L. Chen, Q. Zhao, X. H. Wang, Z. J. Jiang, Appl. Catal. A, 2013, 467, 26-32.
-
[3] I. V. Babich, J. A. Moulijn, Fuel, 2003, 82, 607-631.
-
[4] H. P. Li, W. S. Zhu, S. W. Zhu, J. X. Xia, Y. H. Chang, W. Jiang, M. Zhang, Y. W. Zhou, H. M. Li, AIChE J., 2016, 62, 2087-2100.
-
[5] W. S. Zhu, B. L. Dai, P. W. Wu, Y. H. Chao, J. Xiong, S. H. Xun, H. P. Li, H. M. Li, ACS Sustain. Chem. Eng., 2015, 3, 186-194.
-
[6] L. F. Ramirez-Verduzco, E. Torres-Garcia, R. Gomez-Quintana, V. Gonzalez-Pena, F. Murrieta-Guevara, Catal. Today, 2004, 98, 289-294.
-
[7] C. S. Song, X. L. Ma, Appl. Catal. B, 2003, 41, 207-238.
-
[8] M. Zhang, W. S. Zhu, H. M. Li, S. H. Xun, W. J. Ding, J. J. Liu, Z. Zhao, Q. Wang, Chem. Eng. J., 2014, 243, 386-393.
-
[9] N. F. Nejad, E. Shams, M. K. Amini, J. C. Bennett, Fuel Process. Technol., 2013, 106, 376-384.
-
[10] J. Xiao, L. M. Wu, Y. Wu, B. Liu, L. Dai, Z. Li, Q. B. Xia, H. X. Xi, Appl. Energy, 2014, 113, 78-85.
-
[11] A. Bosmann, L. Datsevich, A. Jess, A. Lauter, C. Schmitz, P. Wasserscheid, Chem. Commun., 2001, 2494-2495.
-
[12] N. H. Ko, J. S. Lee, E. S. Huh, H. Lee, K. D. Jung, H. S. Kim, M. Cheong, Energy Fuels, 2008, 22, 1687-1690.
-
[13] C. Asumana, G. R. Yu, X. Li, J. J. Zhao, G. Liu, X. C. Chen, Green Chem., 2010, 12, 2030-2037.
-
[14] F. T. Li, Y. Liu, Z. M. Sun, L. J. Chen, D. S. Zhao, R. H. Liu, C. G. Kou, Energy Fuels, 2010, 24, 4285-4289.
-
[15] J. M. Kwon, J. H. Moon, Y. S. Bae, D. G. Lee, H. C. Sohn, C. H. Lee, ChemSusChem, 2008, 1, 307-309.
-
[16] A. Srivastav, V. C. Srivastava, J. Hazard. Mater., 2009, 170, 1133-1140.
-
[17] F. T. Li, Y. Liu, Z. M. Sun, Y. Zhao, R. H. Liu, L. J. Chen, D. S. Zhao, Catal. Sci. Technol., 2012, 2, 1455-1462.
-
[18] T. W. Kim, M. J. Kim, F. Kleitz, M. M. Nair, R. Guillet-Nicolas, K. E. Jeong, H. J. Chae, C. U. Kim, S. Y. Jeong, ChemCatChem, 2012, 4, 687-697.
-
[19] M. Zhang, W. S. Zhu, S. H. Xun, H. M. Li, Q. Q. Gu, Z. Zhao, Q. Wang, Chem. Eng. J., 2013, 220, 328-336.
-
[20] X. M. Yan, P. Mei, J. H. Lei, Y. Z. Mi, L. Xiong, L. P. Guo, J. Mol. Catal. A, 2009, 304, 52-57.
-
[21] X. Y. Shi, M. Sun, J. Fan, P. M. Wang, W. J. Ma, J. F. Wei, Appl. Organomet. Chem., 2015, 29, 633-637.
-
[22] N. F. Tang, X. P. Zhao, Z. X. Jiang, C. Li, Chin. J. Catal., 2014, 35, 1433-1437.
-
[23] Y. G. Li, W. L. Li, H. S. Gao, J. M. Xing, H. Z. Liu, J. Chem. Technol. Biotechnol., 2011, 86, 246-250.
-
[24] A. Imtiaz, A. Waqas, I. Muhammad, Chin. J. Catal., 2013, 34, 1839-1847.
-
[25] W. Lu, A. G. Fadeev, B. H. Qi, E. Smela, B. R. Mattes, J. Ding, G. M. Spinks, J. Mazurkiewicz, D. Z. Zhou, G. G. Wallace, D. R. MacFarlane, S. A. Forsyth, M. Forsyth, Science, 2002, 297, 983-987.
-
[26] R. Giernoth, Angew. Chem. Int. Ed., 2010, 49, 2834-2839.
-
[27] H. Weingaertner, Angew. Chem. Int. Ed., 2008, 47, 654-670.
-
[28] C. L. Hill, C. M. Prosser-McCartha, Coord. Chem. Rev., 1995, 143, 407-455.
-
[29] Y. X. Qiao, Z. S. Hou, Curr. Org. Chem., 2009, 13, 1347-1365.
-
[30] J. Hu, R. C. Burns, J. Mol. Catal. A, 2002, 184, 451-464.
-
[31] E. Assady, B. Yadollahi, M. R. Farsani, M. Moghadam, Appl. Organomet. Chem., 2015, 29, 561-565.
-
[32] E. Rafiee, N. Rahpeyma, Chin. J. Catal., 2015, 36, 1342-1349.
-
[33] R. Wang, F. L. Yu, G. F. Zhang, H. X. Zhao, Catal. Today, 2010, 150, 37-41.
-
[34] J. H. Xu, S. Zhao, W. Chen, M. Wang, Y. F. Song, Chem. Eur. J., 2012, 18, 4775-4781.
-
[35] H. Y. Lu, J. B. Gao, Z. X. Jiang, F. Jing, Y. X. Yano, G. Wang, C. Li, J. Catal., 2006, 239, 369-375.
-
[36] C. Li, Z. X. Jiang, J. B. Gao, Y. X. Yang, S. J. Wang, F. P. Tian, F. X. Sun, X. P. Sun, P. L. Ying, C. R. Han, Chem. Eur. J., 2004, 10, 2277-2280.
-
[37] H. Y. Lu, J. B. Gao, Z. X. Jiang, Y. X. Yang, B. Song, C. Li, Chem. Commun., 2007, 150-152.
-
[38] G. J. Wang, N. Y. Yu, L. Peng, R. Tan, H. H. Zhao, D. H. Yin, H. Y. Qiu, Z. H. Fu, D. L. Yin, Catal. Lett., 2008, 123, 252-258.
-
[39] P. P. Zhao, M. J. Zhang, Y. J. Wu, J. Wang, Ind. Eng. Chem. Res., 2012, 51, 6641-6647.
-
[40] E. Rafiee, S. Eavani, J. Mol. Catal. A, 2013, 380, 18-27.
-
[41] S. Ribeiro, A. D. S. Barbosa, A. C. Gomes, M. Pillinger, I. S. Gonçalves, L. Cunha-Silva, S. S. Balula, Fuel Process. Technol., 2013, 116, 350-357.
-
[42] X. J. He, N. Zhao, J. S. Qiu, N. Xiao, M. X. Yu, C. Yu, X. Y. Zhang, M. D. Zheng, J. Mater. Chem. A, 2013, 1, 9440-9448.
-
[43] J. X. Wu, Y. L. Gao, W. Zhang, Y. Y. Tan, A. M. Tang, Y. Men, B. Tang, Appl. Organomet. Chem., 2015, 29, 96-100.
-
[44] D. Xie, Q. H. He, Y. Y. Su, T. W. Wang, R. F. Xu, B. X. Hu, Chin. J. Catal., 2015, 36, 1205-1213.
-
[45] Z. E. A. Abdalla, B. S. Li, Chem. Eng. J., 2012, 200-202, 113-121.
-
[46] J. Zhang, A. J. Wang, X. Li, X. H. Ma, J. Catal., 2011, 279, 269-275.
-
[47] T. Rajkumar, G. R. Rao, J. Chem. Sci., 2008, 120, 587-594.
-
[48] D. Rath, S. Rana, K. M. Parida, Ind. Eng. Chem. Res., 2010, 49, 8942-8948.
-
[49] R. Nava, A. Infantes-Molina, P. Castano, R. Guil-Lopez, B. Pawelec, Fuel, 2011, 90, 2726-2737.
-
[50] B. Pawelec, S. Damyanova, R. Mariscal, J. L. G. Fierro, I. Sobrados, J. Sanz, L. Petrov, J. Catal., 2004, 223, 86-97.
-
[51] H. Chen, W. L. Dai, J. F. Deng, K. N. Fan, Catal. Lett., 2002, 81, 131-136.
-
[52] X. L. Yang, W. L. Dai, R. H. Gao, K. N. Fan, J. Catal., 2007, 249, 278-288.
-
[53] R. H. Gao, X. L. Yang, W. L. Dai, Y. Y. Le, H. X. Li, K. N. Fan, J. Catal., 2008, 256, 259-267.
-
[54] D. E. Diaz-Droguett, R. El Far, V. M. Fuenzalida, A. L. Cabrera, Mater. Chem. Phys., 2012, 134, 631-638.
-
[55] Z. E. A. Abdalla, B. S. Li, A. Tufail, Colloids Surf. A, 2009, 341, 86-92.
-
[56] D. Xu, W. S. Zhu, H. M. Li, J. T. Zhang, F. Zou, H. Shi, Y. S. Yan, Energy Fuels, 2009, 23, 5929-5933.
-
[57] W. S. Zhu, H. M. Li, X. Jiang, Y. S. Yan, J. D. Lu, L. N. He, J. X. Xia, Green Chem., 2008, 10, 641-646.
-
-
扫一扫看文章
计量
- PDF下载量: 0
- 文章访问数: 535
- HTML全文浏览量: 69

下载: