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近年来,燃油中的含硫化合物燃烧产生的SOx导致酸雨、光化学烟雾等污染破坏生态环境,降低燃油中含硫化合物的含量成为石油化工的研究热点。随着世界各国对含硫标准的严苛,传统的加氢脱硫的局限性日益严重,而氧化脱硫由于其条件温和,脱硫效率高逐渐进入研究者的视野。本文以绿色无污染的氧气为氧化剂,用不同的离子液体与杂多酸组合,探究高效耐用的氧化脱硫催化剂,使氧气氧化脱硫研究有了进一步的发展。首先利用自组装的方法,用1-丁基-3-甲基咪唑离子液体与磷钼钒直接反应制备出1-丁基-3-甲基咪唑磷钼钒催化剂[C3H3N2(CH3)(C4H8)]5PM10V2O40(简称[C4Mim]5PMo10V2O40)。利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、傅立叶变换-红外光谱(FT-IR)、热重(TG)分析、核磁共振氢谱(1H-NMR)对催化剂进行表征,并对催化剂在模拟燃油催化氧气氧化脱硫反应中的性能进行评价。实验结果表明,咪唑离子液体的加入在保持磷钼酸Keggin结构的基础上,提高了催化剂的亲油性,使其分散更均匀,提高了催化剂的催化活性。在催化剂用量为0.05 g(质量分数0.45 wt%)、反应温度为125℃、氧气初始压力为0.2 MPa、反应时间4 h,催化剂[C4Mim]5PMo10V2O40对二苯并噻吩(DBT)的脱除率可达到93.4%。催化剂连续使用5次,活性没有明显下降。考虑到高温有可能导致副反应的发生,高压对反应设备又有一定的要求,为了降低反应温度跟压力,制备了含铁N-甲基吡咯烷酮磷钼酸催化剂(简称NMPFePMo)。利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜-X射线能谱(SEM-EDS)、傅立叶变换-红外光谱(FT-IR)、热重-差热(TG-DSC)分析对催化剂进行表征,并以氧气为氧化剂,聚乙二醇-600为萃取剂,对此催化剂在模拟燃油催化萃取氧化脱硫反应中的催化性能进行了评价。实验结果表明,该催化剂保持了磷钼酸的Keggin结构,具有较高的催化活性。在萃取时间0.5 h,反应时间6 h,反应温度为80℃,催化剂用量为0.05 g,模拟油体积为15 mL,萃取剂体积为10 mL,氧气流量为40 mL/min的条件下,脱硫率可达到98.5%。实验中,真实燃油中典型烃类化合物模拟物甲苯、环己烷、1-辛烯等的加入对脱硫反应初始反应速率都会产生一定的影响,但最终脱硫率几乎保持不变。该催化剂有良好的重复使用性,连续使用八次后,催化活性没有明显下降。