一種凹土/氮化碳/聚苯胺脫硫光催化劑及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于燃油脫硫領(lǐng)域，具體涉及一種以凹凸棒石為載體的復(fù)合光催化劑及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著我國部分高能耗、高污染產(chǎn)能及機(jī)動車輛的迅速增加，我國大氣污染日趨嚴(yán)重，霧霾指數(shù)居高不下。燃油排放的硫氧化物(SOx)是導(dǎo)致霧霾的主要原因之一。因此，燃料油在使用前必須經(jīng)過脫硫處理。目前降低油品中硫含量的主要技術(shù)包括:催化加氫、吸附脫硫、生物脫硫和氧化脫硫。加氫脫硫主要以Co、Mo和Ni為主的過渡金屬及其化合物為催化劑，但對噻吩類硫化物脫除效果不理想，裝置投資和操作費(fèi)用高，在脫除硫化物的同時還會發(fā)生烯烴加氫反應(yīng)，從而導(dǎo)致汽油辛烷值的降低。吸附脫硫通常以A1203、S12S分子篩為載體，在其表面負(fù)載N1、Pb、N1, ZnO和Cu(I)中的一種或多種活性組分，然而該類吸附劑存在成本高及循環(huán)使用壽命短的問題。生物脫硫具有條件溫和，投資少，但菌種復(fù)雜，油與微生物分離困難，脫硫周期長。氧化脫硫因其反應(yīng)條件溫和、不消耗大量氫氣、投資少且對加氫脫硫難以脫除的二苯并噻吩系列有很好的脫除效果而成為研究的熱點(diǎn)。然而傳統(tǒng)的催化氧化脫硫通常采用小分子酸作為催化劑，在過氧化氫存在下對燃油中的硫化物進(jìn)行氧化，增加其極性，進(jìn)而通過溶劑萃取分離、去除。但是該技術(shù)存在脫硫率低、消耗大量酸且無法回收利用、易造成油品損失等缺點(diǎn)。
[0003]光催化氧化脫硫作為氧化脫硫技術(shù)中的一種，是一種環(huán)境友好型處理工藝，其中光催化劑能夠利用其自身特殊的半導(dǎo)體能帶結(jié)構(gòu)驅(qū)動氧化-還原反應(yīng)，用于轉(zhuǎn)化硫化物，因其具有反應(yīng)條件溫和、工藝簡單和節(jié)約能源等諸多優(yōu)點(diǎn)，近年來已成為研究熱點(diǎn)。目前，用于燃油脫硫的光催化劑以Bi2W06、Pt-RuO2, T12等金屬氧化物為主，成本相對較高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]鑒于【背景技術(shù)】中所存在的問題，本發(fā)明提供了一種成本低廉、光催化效率高和脫硫性能優(yōu)異的光催化劑及其制備方法。
[0005]本發(fā)明提供的光催化劑為凹土 /氮化碳/聚苯胺三元復(fù)合光催化劑，通過在凹土/氮化碳復(fù)合載體上組裝聚苯胺而形成。
[0006]本發(fā)明提供了一種上述復(fù)合光催化劑的制備方法:
[0007](I)將富含碳氮的原料加入到質(zhì)量百分濃度為25% -40%的稠狀凹土漿料中，機(jī)械攪拌至混合均勻，然后將所得混合漿料置于溫度為520°C?570°C的條件下保溫3?6小時，即制得凹土 /氮化碳二元復(fù)合物，
[0008]其中，富含碳氮的原料為尿素、雙氰胺、硫脲、三聚氰胺或三聚氯氰中的一種，該富含碳氮的原料與凹土質(zhì)量之比為I?4:1 ;
[0009](2)將步驟(I)所得的凹土 /氮化碳復(fù)合物加入到去離子水中，超聲分散30?60分鐘，滴加濃度為I?2摩爾/升的鹽酸溶液，調(diào)節(jié)體系pH值為2?4 ;然后加入苯胺單體，攪拌20?40分鐘后，保持體系溫度為O?5°C，滴加I?4摩爾/升的過硫酸銨溶液，滴加完畢后，攪拌反應(yīng)I?2小時，抽濾，洗滌，在溫度為60-80°C條件下干燥，即制得凹土 /氮化碳/聚苯胺三元復(fù)合光催化劑，
[0010]其中，凹土/氮化碳復(fù)合物與去離子水質(zhì)量之比為0.05?0.2:1，苯胺單體與凹土/氮化碳復(fù)合物質(zhì)量之比為0.1?0.3，過硫酸銨與苯胺單體的摩爾數(shù)之比為I?2:1。
[0011]本發(fā)明的有益效果:
[0012]1、本發(fā)明充分利用凹土的一維納米結(jié)構(gòu)特性，它與二維氮化碳能形成相互交疊結(jié)構(gòu)，有效防止了二維氮化碳的疊合和團(tuán)聚；從而提高了氮化碳的光響應(yīng)面積。
[0013]2、本發(fā)明在凹土 /氮化碳復(fù)合載體上組裝聚苯胺形成異質(zhì)結(jié)構(gòu)，這有2方面優(yōu)勢:①聚苯胺與燃料油中的苯并噻吩、二苯并噻吩等目標(biāo)硫化物分子之間存在η鍵堆積、疊合以及弱氫鍵等作用，可將其有效富集至凹土 /氮化碳/聚苯胺復(fù)合催化劑表面聚苯胺大分子鏈和鏈間η電子軌道重疊交蓋所形成的導(dǎo)電能帶為載流子的轉(zhuǎn)移和躍迀提供了通道，進(jìn)一步加速光生電子-空穴對的快速分離；從而使得凹土 /氮化碳/聚苯胺復(fù)合催化劑兼具耦合吸附與高效催化的特性。
[0014]3、本發(fā)明所制得的凹土 /氮化碳/聚苯胺復(fù)合光催化劑不涉及金屬或金屬氧化物類催化劑，對油品不造成二次污染，具有綠色、環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)。
【具體實(shí)施方式】
[0015]下面通過實(shí)施例和比較例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明，但不限制本發(fā)明的范圍。
[0016]實(shí)驗(yàn)所用汽油為自配模擬汽油，原料為正辛烷與苯并噻吩，硫含量為236ppm。脫硫?qū)嶒?yàn)為常溫脫硫，具體取0.5克脫硫吸附劑于錐形瓶中，加入硫含量為236ppm的模擬汽油25毫升(17.5克)，滴入4?5滴H2O,汞燈(300W)照射下攪拌2小時。加入25毫升N-N-二甲基甲酰胺(DMF)繼續(xù)攪拌5分鐘，靜止分層，分出油相，測定硫含量并計(jì)算脫硫率。試驗(yàn)采用RPP-2000S型熒光定硫儀測定汽油中的硫含量。
[0017]脫硫率計(jì)算方法為:
[0018]脫硫率=(1-脫硫后汽油硫含量/原料油中的汽油硫含量)X 100%
[0019]實(shí)施例1
[0020]1、將5.0千克尿素加入到12.5千克質(zhì)量百分濃度為40%的稠狀凹土漿料中，機(jī)械攪拌至混合均勻，然后將所得混合漿料置于溫度為520°C的條件下保溫6小時，即制得凹土/氮化碳二元復(fù)合物；
[0021]2、取2.0千克步驟I所得的凹土 /氮化碳復(fù)合物，并將其加入到40.0千克去離子水中，超聲分散30分鐘后，滴加摩爾濃度為2.0摩爾/升的鹽酸溶液，調(diào)節(jié)體系pH值為4 ；然后加入0.6千克苯胺單體，攪拌40分鐘后，保持體系溫度為5°C，滴加1.6升摩爾濃度為4摩爾/升的過硫酸銨溶液，滴加完畢后，攪拌反應(yīng)I小時，抽濾，洗滌，在溫度為80°C條件下干燥，即制得凹土/氮化碳/聚苯胺三元復(fù)合光催化劑。測得該催化劑對模擬汽油的脫硫率為58.7%。
[0022]實(shí)施例2
[0023]1、將5.0千克硫脲加入到5.0千克質(zhì)量百分濃度為25%的稠狀凹土漿料中，機(jī)械攪拌至混合均勻，然后將所得混合漿料置于溫度為570°C的條件下保溫2小時，即制得凹土/氮化碳二元復(fù)合物；
[0024]2、取2.0千克步驟I所得的凹土 /氮化碳復(fù)合物，并將其加入到10.0千克去離子水中，超聲分散60分鐘后，滴加摩爾濃度為I摩爾/升的鹽酸溶液，調(diào)節(jié)體系pH值為2 ;然后加入0.2千克苯胺單體，攪拌20分鐘后，保持體系溫度為4°C，滴加4.3升摩爾濃度為I摩爾/升的過硫酸銨溶液，滴加完畢后，攪拌反應(yīng)2小時，抽濾，洗滌，在溫度為60°C條件下干燥，即制得凹土/氮化碳/聚苯胺三元復(fù)合光催化劑。測得該催化劑對模擬汽油的脫硫率為62.4%。
[0025]實(shí)施例3
[0026]1、將5.0千克雙氰胺加入到7.1千克質(zhì)量百分濃度為35%的稠狀凹土漿料中，機(jī)械攪拌至混合均勻，然后將所得混合漿料置于溫度為545°C的條件下保溫4小時，即制得凹土/氮化碳二元復(fù)合物；
[0027]2、取2.0千克步驟I所得的凹土 /氮化碳復(fù)合物，并將其加入到20.0千克去離子水中，超聲分散45分鐘后，滴加摩爾濃度為1.5摩爾/升的鹽酸溶液，調(diào)節(jié)體系