[发明专利]一种类石墨烯型氮化硼负载离子液体催化剂制备方法及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种催化剂，具体涉及一种以类石墨烯型氮化硼为载体的负载型离子液体的催化剂的制备方法及其用于汽、柴油（燃油）氧化脱硫反应。

背景技术

催化剂的设计与合成一直以来是现代化学研究和工业催化生产的核心。按照催化剂与反应体系的关系分类可将催化剂分成均相催化剂和多相催化剂两种。均相催化剂具有反应活性高，反应条件温和等优点，但是均相催化剂存在回收和循环使用的困难。而多相催化剂虽然是一种易回收分离的催化剂，但是催化活性不高、催化活性中心流失等是多相催化存在的不足。因此寻找一种具有高催化活性，活性中心稳定的多相催化剂是催化剂研究的重点。

燃油中的硫化物燃烧会产生大量的氧硫化合物(SO_x)，SO_x会导致酸雨，PM2.5等，进而对人体和环境产生危害。目前，工业上采用催化加氢脱硫法(HDS)，在高温（>570K）、高压（>50atm）下以Co/Mo、Ni/Mo作催化剂，通过加氢将油品中的硫化合物转化成H₂S从而达到将硫化物脱除的目的，虽然能够有效脱除燃油中的无机硫和部分长碳链有机硫，但对噻吩类硫化物和噻吩衍生物的脱硫效率却很低，通常需要更高的温度和更高的压力等，由此导致投资成本剧增。为此，各国都加大了对其它深度脱硫方法的研究，其中，氧化脱硫法由于反应条件温和等优点被认为是一项非常有前景的脱硫技术，噻吩类硫化物被氧化后极性增强，其在水或极性溶剂中的溶解度要大于其相应的有机碳氢化合物，可以通过萃取或吸附除去，从而达到与油品分离的目的。

氧化脱硫的关键在于合成一种具有高催化活性且易于分离回收的催化剂。负载型离子液体作为一种多相催化剂具有催化剂活性高，易于回收分离，用量小等优点。

传统负载型离子液体以金属氧化物、硅凝胶、有机聚合物和介孔硅材料等为载体。但是金属氧化物和有机聚合物存在比表面积较低等缺点，不利于离子液体的分散，从而导致负载效率较低，催化活性较低等问题。介孔硅材料虽然比表面积较低，但是其孔道容易堵塞导致回收循环使用较困难。

类石墨烯型氮化硼作为一种层状结构的材料，由于其特殊的层状结构和较高的比表面积可以克服以上问题，因此设计类石墨烯型氮化硼负载离子液体并将其用于燃油深度氧化脱硫具有较好的应用前景。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种类石墨烯型氮化硼负载离子液体催化剂，能够同时具有均相催化剂的高活性和多相催化剂易分离的优点。

本发明还要解决的技术问题是提供上述类石墨烯型氮化硼负载离子液体催化剂的制备方法。

本发明最后要解决的技术问题是提供上述类石墨烯型氮化硼负载离子液体催化剂的应用。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：

一种类石墨烯型氮化硼负载离子液体催化剂，它是以类石墨烯型氮化硼为载体，将离子液体固载到类石墨烯型氮化硼上合成的催化剂；

其中，所述的类石墨烯型氮化硼为单层或少层的氮化硼，所述的离子液体为金属基多酸型离子液体，分子式是Q₂[M₆O₁₉]；M是中心原子，为钨或钼；Q是阳离子，为季膦阳离子(I)或季铵阳离子(II)；

其中，R₁，R₂，R₃，R₄是直链烷基。优选的是R₁为碳链长度为1～16烷基，R₂为碳链长度为1～16烷基，R₃为碳链长度为1～16烷基，R₄为碳链长度为1～18烷基。更优选的是R₁,R₂,R₃为碳链长度为1～6烷基，R₄为碳链长度为12～18烷基。

其中，所述的类石墨烯型氮化硼层数少于10层。

本发明中，所述的离子液体可以直接从市场上购买，或者按照参考文献W.S.Zhu,Y.X.Ding,H.M.Li,J.Qin,Y.H.Chao,J.Xiong,Y.H.Xu and H.Liu,Rsc Adv.,2013,3,3893-3898进行合成。所述的类石墨烯型氮化硼可以从市场上购买或者按照参考文献A.Nag,K.Raidongia,K.Hembram,R.Datta,U.V.Waghmare and C.N.R.Rao,ACS Nano,2010,4,1539-1544进行合成。