缺陷型多孔六方氮化硼的构筑及其催化氧化燃油脱硫的研究VIP专享

缺陷型多孔六方氮化硼的构筑及其催化氧化燃油脱硫的研究Construction of Defective and Porous Hexagonal Boron Nitride and Their Application on Catalytic Oxidation Desulfurization of Fuel 摘要随着人们对大气环境污染问题的日益重视，环境保护和燃油硫含量的相关规定陆续出台。燃油中大量有机含硫化合物的燃烧会转化为硫氧化物（SOx），同时还会造成酸雨和炭烟颗粒物（PM2.5）等环境污染问题的生成。此外，含硫化合物会导致三效催化剂中毒，间接加剧大气污染的产生。因此，绿色清洁燃油的生产对于维持健康的生活和友好的环境至关重要。目前，针对传统加氢脱硫（HDS）技术的不足，在所有的新型脱硫技术中，氧化脱硫（ODS）以其反应条件温和、脱硫效率高的特点受到了研究者们的广泛关注。本论文主要以六方氮化硼（h-BN）为研究对象，设计并构筑了一系列具有缺陷结构的非金属多相催化剂。考察了催化剂活化分子氧（O2）的催化氧化脱硫性能，并系统探究了催化反应机理及其构效关系。主要研究内容及实验结果如下：1. 以三元低共熔溶剂（DESs）作为前驱体和模板剂，调节 h-BN 的电子结构。采用一步煅烧法合成了具有多级孔结构的碳掺杂氮化硼（BCN）催化剂。通过表征结果证实了其具有多孔结构，且 BCN 催化剂中的碳团簇促进了电子离域效应，加速了氧气的活化。将所制备的 BCN-x 用于活化分子氧催化氧化脱硫体系，考察了不同反应条件对催化氧化脱硫性能的影响。结果显示， 在 m (BCN-1) = 50 mg, V(model diesel) = 20 mL, v(airflow) = 100 mL∙min-1, T = 125°C条件下，反应 4 h 能够实现对模型油中 DBT 98.4%的脱除率，达到深度氧化脱硫的目的。该催化剂对 4-MDBT 和 4,6-DMDBT 也具有较好的催化性能，脱硫顺序依次为 DBT > 4,6-DMDBT > 4-MDBT。所制备的 BCN 催化剂能够连续循环使用 5 次，活性无明显下降。实验结果结合密度泛函理论(DFT)，该催化剂良好的催化活性来源于改进的电子离域提高了 BCN 的电子密度，促进了分子氧的活化。2. 采用真空煅烧法合成了一种具有 B、N 双空位的氮化硼催化剂(V-BN)。通过实验和表征结果证实，在真空处理过程中，B-O 和 N-H 键部分断裂，并以水分子的形式被去除，留下 B、N 双空位，并且作为反应活性位点提升了 O2的解离吸附性能。将所制备的 V3-BN 用于活化分子氧催化氧化脱硫体系，结果显示，在 m (V3-BN) = 50 mg, V(model...