[发明专利]溶剂热法制备少层氮化碳负载二氧化钒催化剂及其脱硫应用

说明书

本发明属于材料制备及催化反应技术领域，涉及催化剂脱硫，特别涉及一种溶剂热法制备少层氮化碳负载二氧化钒催化剂，包括：将二氧化钒和少层氮化碳在二氯甲烷中混合搅拌，待搅拌均匀后转移至内衬为聚四氟乙烯的反应釜中进行溶剂热反应，然后将产物干燥，得到少层氮化碳负载二氧化钒负载型催化剂X‑VO₂/g‑C₃N₄（X表示二氧化钒的负载量）。根据本发明所制得的负载型催化剂在催化氧化脱硫领域的应用，特别是利用空气中的氧气为氧化剂高效氧化脱除柴油中二苯并噻吩类硫化物。本发明合成工艺操作简单，少层结构氮化碳可实现对活性中心二氧化钒的有效分散负载，催化氧化脱硫反应所需条件温和，利用空气中的氧气为氧化剂，催化剂的脱硫效率高且表现出优异的稳定性。

技术领域

本发明属于材料制备及催化反应技术领域，涉及催化剂脱硫，特别涉及一种溶剂热法制备少层氮化碳负载二氧化钒催化剂及其脱硫应用。

背景技术

汽车燃油中含硫化合物的燃烧会生成SO_x，这是大气中主要污染物之一，降低硫含量有助于汽车尾气装置的正常运行，有利于控制汽车尾气排放。因此，车用燃油中的硫含量是需要严格控制的一项重要指标。自2017年以来，我国已全面供应符合第五阶段国家标准（国V标准）的车用汽油、柴油，标准将硫含量指标限值由第四阶段的50 ppm降为10 ppm，深度脱硫成为炼油工业的重要任务。目前，氧化脱硫技术由于其反应条件温和、操作简单且对常规脱硫技术难以脱除的芳香类硫化物有较好的脱除性能而引起研究人员的广泛关注，人们致力于研发出具有高活性、低成本的催化体系，以实现燃油的深度脱硫。

有研究表明，以钒氧化物为活性中心，在氧化剂的作用下能够有效活化氧化二苯并噻吩（DBT）类含硫化合物及其衍生物，生成极性较强的砜类物质，从而实现在温和条件下超深度脱硫的目的。然而，金属氧化物在反应过程中存在易发生团聚，进而导致催化活性较差以及催化剂难以回收及重复利用的问题。有研究报道，利用合适的载体负载金属氧化物，有利于活性中心的高度分散，促进其生成金属氧化物和载体之间的异质结结构，提高催化性能，还可实现催化剂的分离回收并多次循环利用。与此同时，少层氮化碳（g-C₃N₄）作为一种绿色材料，拥有制备方法易于实现，物理化学性质稳定和结构可调等优点被广泛地应用于载体材料的制备研究之中。

通过选用合适的负载手段可以设计开发出廉价简便、绿色高效、脱硫效率高的以氮化碳为载体，二氧化钒（VO₂）为活性中心的负载型催化剂，该负载型催化剂结构性质稳定，反应操作条件温和，脱硫效率高效，具有优异的工业应用前景。

发明内容

针对上述现有技术中存在的不足，本发明目的是提供一种溶剂热法制备少层氮化碳负载二氧化钒负载型催化剂。

技术方案：

一种溶剂热法制备少层氮化碳负载二氧化钒催化剂，包括：将二氧化钒和少层氮化碳在二氯甲烷（CH₂Cl₂）中混合搅拌，待搅拌均匀后转移至内衬为聚四氟乙烯的反应釜中进行溶剂热反应，然后将产物干燥，得到少层氮化碳负载二氧化钒负载型催化剂X-VO₂/g-C₃N₄（X表示二氧化钒的负载量）。

本发明较优公开例中，所述二氧化钒、少层氮化碳与溶剂二氯甲烷的固液比为0.016～0.064 g : 0.16～0.19 g : 25～50 mL，优选0.032 g : 0.18 g : 30 mL。

本发明较优公开例中，所述二氧化钒的晶型为单斜晶相，可市售或自制。

本发明较优公开例中，所述混合物的搅拌时间为0.5～3.5 h，优选1 h。

本发明较优公开例中，所述溶剂热反应温度为80～120℃，时间为12～36 h，优选100℃加热12 h。