[发明专利]负载聚离子液体‑NaBH4‑NiCl2体系的石墨烯气凝胶及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及石墨烯气凝胶技术领域，尤其涉及一种负载聚离子液体-NaBH₄-NiCl₂体系的石墨烯气凝胶及其制备方法。

背景技术

在全世界范围内，环境保护法规对燃料油中硫含量的要求一直在不断提高。我国虽然作为发展中国家，但汽车保有量以及燃料油消耗量却是一直处于世界前列，因此，于2011年颁布的GB 17930-2011《车用汽油》国家标准要求国IV车用汽油硫含量不得高于50μg/g。

目前，炼厂现有生产低硫汽柴油、航煤等燃料比较成熟的工艺主要是通过CoMoS或NiMoS系列催化剂催化加氢脱硫(HDS)反应实现的。然而，催化加氢脱硫(HDS)反应应用在生产硫含量＜50μg/g或硫含量＜10μg/g的超低硫燃料，甚至硫含量＜1μg/g升温无硫燃料，则成本偏高，经济效益不足，并且深度脱硫时会出现不利的烯烃饱和现象，造成产物油辛烷值急剧降低，脱硫产物油后期需要再与高辛烷值组分调和或经过辛烷值恢复处理，进一步导致生产过程复杂，并且降低经济效益。另外，主流系列催化剂如CoMoS或NiMoS系列催化加氢脱硫(HDS)反应对苯并噻吩、二苯并噻吩以及它们的衍生物的脱硫效果都比较有限，因此也限制了催化加氢脱硫(HDS)反应在生产超低硫燃料甚至无硫燃料上的应用。

离子液体萃取辅助还原脱硫方法是近年来逐步发展的一种脱硫方法，在离子液体萃取辅助还原脱硫方法中，离子液体是可以重复利用的，只要通过不断添加还原剂，在理论上是可以将离子液体萃取辅助还原脱硫方法进行连续性使用。但是，实际推广应用上却存在着诸多问题，例如由于离子液体的流动性，以及两相溶液催化在工业化实现上的效率太低，是限制了这种还原脱硫方法的推行。

发明内容

本发明解决的技术问题在于提供一种负载聚离子液体-NaBH₄-NiCl₂体系的石墨烯气凝胶及其制备方法，制备的石墨烯气凝胶其脱硫效率高，催化活性高。

有鉴于此，本发明提供了一种负载聚离子液体-NaBH₄-NiCl₂体系的石墨烯气凝胶，所述聚离子液体的分子式如式1所示：

其中，R为正辛基、异辛基、癸基、十二烷基、十四烷基、十六烷基、十八烷基和带烷基链的芳香基中的一种或几种，n为25～100。

相应的，本发明还提供一种负载聚离子液体-NaBH₄-NiCl₂体系的石墨烯气凝胶的制备方法，包括以下步骤：

将NaBH₄和NiCl₂·6H₂O混合于聚离子液体中，搅拌后得到混合物；

将所述混合物加压负载于石墨烯气凝胶上，得到负载聚离子液体-NaBH₄-NiCl₂体系的石墨烯气凝胶，所述聚离子液体的分子式如式1所示：

其中，R为正辛基、异辛基、癸基、十二烷基、十四烷基、十六烷基、十八烷基和带烷基链的芳香基中的一种或几种，n为25～100。

优选的，所述石墨烯气凝胶按照如下方法制备：

步骤a1)将氧化石墨烯水分散液和碳纳米管水分散液混合，搅拌后倒入模具中静置，冷冻干燥后得到氧化石墨烯/碳纳米管泡沫物；

步骤a2)利用肼蒸汽对所述氧化石墨烯/碳纳米管泡沫物进行化学还原，然后在150～170℃下真空干燥，得到石墨烯气凝胶。

优选的，所述步骤a1)具体为：

将氧化石墨烯分散在水中得到氧化石墨烯水分散液；

向所述氧化石墨烯水分散液中加入碳纳米管水分散液，在室温下搅拌1～3h，倒入模具中静置，然后利用过冷冻干燥法干燥1～2天，得到氧化石墨烯/碳纳米管泡沫物。

优选的，所述氧化石墨烯的片层尺寸为30～60μm，碳纳米管的长度为60～100μm。

优选的，所述氧化石墨烯水分散液的浓度为0.2～5mg/mL，所述碳纳米管水分散液的浓度为0.2～5mg/mL。

优选的，所述化学还原的温度为80～100℃。

优选的，所述真空干燥的时间为20～30h。

优选的，所述NaBH₄、NiCl₂·6H₂O与聚离子液体的重量比为20～40∶5～10∶100。