[发明专利]一种介孔硅材料以及制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及介孔材料，特指一种以多酸型离子液体为原料合成功能化有序介孔硅材料以及在燃油氧化脱硫中的应用。 

背景技术

汽油中的含硫化合物在燃烧过程中，会产生大量的二氧化硫，二氧化硫是酸雨形成的主要原因，由此会造成大范围的环境污染，严重威胁着地球的生态平衡。世界各国对汽油中硫含量的要求越来越严格对于汽油中硫含量，美国柴油和汽油的硫含量要求低于15ppm和30ppm，欧洲目前要求汽油中硫含量是30ppm以下，对于柴油中的硫含量则要求50ppm以下；目前，我国汽、柴油中硫的标准是150～500ppm，离发达国家的差距非常大，目前，工业上广泛采用的加氢脱硫法(HDS)虽然能够有效脱除油品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，噻吩类硫化物中碳硫键近似无极性，并且与相应的有机碳氢化合物性质相似，两者在水或极性溶剂中的溶解性几乎相同，但是，氧化后生成的亚砜和砜类有机含氧化合物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，因此，通过氧化将氧原子连到噻吩类化合物的硫原子上，就能增加其极性使其更容易被极性溶剂萃取，从而达到与烃类分离的目的。 

介孔材料具有较大的比表面积，可调节的孔径和孔型，允许较大体积的分子参与反应等特性，是一种很好的吸附材料，纯硅介孔材料由于本身是惰性材料，在催化方面的应用受到一定的限制，在这种惰性材料的结构中引入催化活性源，开发出负载型介孔材料催化剂，将是一类优良的多相反应催化剂，因为其比表面积大、孔道有序、可调的结构，并且反应后易于回收，在燃油脱硫方面，已报道的负载型介孔材料作催化剂主要有HPW／MCM-41，Fe／MCM-41，Ni／MCM-41，Mo／MCM-41,CuO／MCM-41，WO₃-SBA-15，Ti³⁺-SBA-16，TS-1，Au／Ti-HMS等。 

2004年Cooper等报道了以卤代咪唑盐或季铵盐离子液体作模板剂合成磷酸铝等介孔材料，近年来，以简单卤代基离子液体[C_nmim]X(X=Cl，Br)作模板剂合成介孔材料成为研究热点，主要包括合成MCM系列、SBA-15、SiO₂、TiO₂和Al₂O₃等介孔材料，但是研究的焦点主要在介孔材料的合成和表征，对于离子液体作模板剂合成介孔材料的应用报道 相对较少，含金属基离子液体的阴阳离子可以进行调变，以金属基离子液体做模板剂合成功能化介孔材料，可以将金属活性源均匀的分散到介孔材料上，这种介孔材料在催化氧化反应中都很好的催化活性。 

发明内容

本发明在于提供一种基于多酸型离子液体合成的功能化有序介孔硅材料。 

本发明涉及一种以多酸型离子液体为模板剂合成功能化有序介孔硅材料的制备方法。 

本发明的另一个目的在于提供了上述催化剂的在氧化脱硫方面的应用。 

为实现上述实验目的，制备过程包括：将多酸型离子液体用乙腈溶解，加水搅拌均匀，随后加入硅源以及氨水进行共聚，取产物，经水洗，干燥，煅烧，即得功能化有序介孔硅材料。 

具体的制备方法，包括如下步骤： 

1)将多酸型离子液体用乙醇溶解于一定量乙腈中，搅拌溶解至均匀，将上述溶液加入水中得到混合溶液，其中多酸型离子液体中的钨与水的摩尔比1：32～1：320；不断搅拌下，向混合溶液中加入硅源和氨水，多酸型离子液体中的钨与硅源中的硅的摩尔比为1：5～1：100，氨水与硅源中的硅的摩尔比为1：2～1：10，室温下，将上述混合物共聚1-3h得到产物。 

2)将步骤1)所得产物用水洗涤，干燥。 

3)将步骤2)干燥后的产物研磨成粉末，在程序升温管式炉中升温至300～800℃，保持0.5～6h，得到含钨的功能化介孔硅材料。 

步骤1)中所述的多酸型离子液体为[C₁₆mim]₃PW₁₂O₄₀。 

步骤1)中所述的多酸型离子液体与乙腈的质量与体积比为1g：20～100mL。 

步骤1)中所述的硅源为正硅酸乙酯。 

步骤2)所述的干燥温度为80～160℃。