[发明专利]一种磁性离子液体及其制备方法和用途

说明书

技术领域

本发明涉及磁性离子液体，特指一种磁性离子液体及其制备方法额在催化氧化降低燃油中硫含量的用途，并且可以通过外加磁场分离离子液体和燃油。 

背景技术

燃油(汽油或柴油)中的含硫化合物燃烧过程中产生的大量SO_x，是形成酸雨，造成大范围环境污染的主要原因之一，严重威胁着人类的健康和地球的生态平衡。世界各国对燃油中硫含量的要求越来越严格；目前，工业上广泛采用的加氢脱硫法虽然能够有效脱除燃油中的无机硫和部分有机硫，但对带有取代基的噻吩、苯并噻吩、二苯并噻吩及其它噻吩衍生物的脱硫效率却很低；为此，各国都加大了对其它深度除硫方法的研究，如氧化脱硫法、液相萃取法、直接吸附法、生物脱硫法等，其中，氧化脱硫法被公认为是一项非常有前景的脱硫技术；然而,  该法在实现工业化的过程中仍存在着很多困难，尤其是氧化剂的成本和高活性催化剂的设计还未能得到根本解决，因此，氧化脱硫法的关键是开发一种低成本和高活性的催化氧化体系，用其实现清洁、高效、深度地脱除燃油中有机硫。 

离子液体作为一种新兴的“绿色溶剂”，与传统的有机溶剂相比，具有许多不可比拟的独特性能，主要有：熔点低，具有较宽的液态范围，可以在很宽范围内选择反应温度；良好的酸性，并在很大范围内酸性可调；几乎没有蒸气压，不挥发、不易燃烧和爆炸，避免了大量挥发性有机溶剂对环境造成的污染和对操作者的伤害，是安全绿色替代溶剂；较好的热稳定性和化学稳定性；可以重复使用。 

磁性离子液体最早由Hayashi等发现，将[Bmim]Cl与FeCl₃在氮气下反应，即可得到磁性离子液体[Bmim]Cl/FeCl₃，这种离子液体能够强烈地感应外加磁场，具有顺磁性(Chem. Lett., Vol. 33, 1590~1591, 2004)。 

离子液体用于燃油脱硫的研究主要有两种方法：直接萃取脱硫法和萃取耦合过氧化氢氧化脱硫法；Li等将离子液体萃取和过氧化氢氧化结合并用于燃油的脱硫实验，以1-丁基-3-甲基咪唑氯化铁([Bmim]Cl/FeCl₃)为萃取剂和催化剂，模型油中的含硫量由最初的1000 ppm降低到8 ppm(Green Chem. Vol. 11, 810~815)； 

报道的离子液体催化氧化脱硫体系在反应后离子液体与油品的分离通常不够彻底，采用磁场控制离子液体和油品的分离，目前在这方面的应用还没有报道。

发明内容

本发明涉及一种磁性离子液体催化氧化降低燃油中硫含量，并且可以在外加磁场下通过磁性分离离子液体和燃油，这些离子液体符合以下通式： 

Q⁺[Mⁿ⁺X_mY_n-m+1]^-或[Q⁺]₂[Mⁿ⁺X_mY_n-m+2]^2-或[Q⁺]₃[Mⁿ⁺X_mY_n-m+3]^3-

本发明中的阳离子来Q⁺表示季铵阳离子( )、咪唑阳离子()、吡啶阳离子()或季鏻阳离子()。

 [0007] 阳离子上取代基是相同或者不同的直链烷烃或H，碳原子数为1-16。

本发明中Mⁿ⁺为氧化数为n的Fe、Co或Ni金属离子；X、Y为Cl^-、Br^-、CN^-或SCN^-，m等于n，为2或3。 

本发明中磁性离子液体的磁性来自于过渡金属Fe、Co、Ni，是由于过渡金属中存在未成对的单电子产生。