科技成果

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成果名称: 高效脱除汽油中噻吩硫化物光催化剂的可控制备及深度脱硫技术研究

成果登记号: 9612020J0004

第一完成单位: 延安大学

联 系 人: 王海洋

成果类型: 基础理论

成果体现形式 : 论文

技术领域: 环境保护与资源综合利用

应用行业: 科学研究和技术服务业

成果简介:

本项目属于应用基础研究,研究成果属于化学工程中的石油化学工程学科。

含硫燃油燃烧生成SOx不仅是环境主要污染物,而且还会降低汽车尾气催化剂的使用效率,加剧环境污染。针对燃油中芳香杂环硫化物(HASCs)难以用传统加氢脱硫工艺脱除的瓶颈问题,课题组在国家自然科学基金、陕西省工业攻关项目等基金的支持下,历时7年,系统深入研究了光催化活化分子氧脱除燃油中HASCs,研发了一系列具有良好脱硫活性的新型光催化剂;探讨了催化剂的结构-光电性能-脱硫活性之间的"构效"关系,阐明了光催化氧化脱硫机理及其活性增强机制;详细研究了反应条件(光源、反应物浓度、光照时间、空气(O2)流量、催化剂浓度)、萃取剂等因素对光催化氧化脱硫活性的影响,形成了独特的光催化氧化脱硫-萃取相结合的脱硫新技术。项目研究成果,为光催化氧化脱硫技术的实际应用提供了科学依据,展现出了广阔的应用前景,同时项目研究成果也获得了陕西省高校科学技术二等奖。主要研究成果如下:

(1) 将Bi基光催化剂用于光催化氧化脱硫领域,研究发现离子掺杂、表面修饰、构筑异质结等方法,不仅有利于拓展光吸收范围,提高光利用率,而且有利于光催化氧化脱硫活性的提高,为光催化氧化脱硫提供了理论基础和科学依据。

(2) 将加氢脱硫领域中使用的MoO3,首次用于光催化氧化脱硫领域,通过调控水热反应条件,获得了α-MoO3纳米带、h-MoO3微米棒,将电荷诱导沉积与原位光还原技术相结合,开发了一系列可见光响应的MoO3基光催化剂。研究发现MoO3对噻吩硫良好的吸附性能及其优异的光电性能,可有效降解燃油中的噻吩硫,为筛选具有良好催化活性和应用潜质的催化剂提供了新思路。

(3) 将光催化氧化脱硫与液液萃取相结合,研究发现极性溶剂萃取有利于产物中硫砜、亚砜的吸收转化,有利于HASCs的脱除与转化。

(4) 利用电子自旋共振 (ESR) 和自由基捕获实验确定光催化氧化脱硫过程中的活性氧物种。利用红外光谱及其产物尾气检测,研究了光催化氧化脱硫反应的产物。揭示了光催化氧化脱硫机理及其活性增强机制。

(5) 揭示了脱硫活性不仅与HASCs电负性有关,而且活性物种与HASCs形成的空间位阻也会对其产生严重影响,为分子氧活化脱硫的研究提供了理论基础和科学依据。

本项目共发表学术论文20篇,其中SCI收录15篇,EI收录3篇, SCI引用493次,申请国家发明专8项,授权4项。研究成果支持1人入选陕西省中青年科技创新领军人才, 3人晋升高级职称,培养研究生15人。