摘要: 随着社会的发展，人们对于柴油的需求量逐渐增加。柴油中的成分较为复杂，其中含有的硫化物在燃烧后会产生大量的SOx，当释放到空气中时，不仅会造成环境污染，还会危害人类的身体健康。因此，世界各国都对柴油中的硫含量制定了严格的标准，开发合适的... 展开 随着社会的发展，人们对于柴油的需求量逐渐增加。柴油中的成分较为复杂，其中含有的硫化物在燃烧后会产生大量的SOx，当释放到空气中时，不仅会造成环境污染，还会危害人类的身体健康。因此，世界各国都对柴油中的硫含量制定了严格的标准，开发合适的方法降低柴油中的硫含量已成为重要研究课题。氧化脱硫（ODS）技术因为其选择性高并可以高效脱除柴油中的较难脱除的芳香族硫化物而被广泛关注。 本文以过渡金属氧化物五氧化二铌（Nb2O5）作为活性中心，设计合成了一系列铌基催化剂，选择氧气作为氧化剂构筑了催化氧化脱硫体系，考察其对二苯并噻吩等硫化物的脱除效果并研究脱硫机理，主要研究内容如下： （1）通过调节煅烧温度，合成了一系列不同晶型的Nb2O5催化剂。发现随着煅烧温度的提高，Nb2O5的晶型和形貌都发生了变化。随后对合成的Nb2O5催化剂进行了氧化脱硫性能考察，实验结果表明650℃下煅烧5h合成的650-Nb2O5催化剂的氧化脱硫效果最好。在催化剂用量m(Nb2O5)=0.05g，T=130℃条件下，650-Nb2O5催化剂反应7h对含DBT的模型油氧化脱硫率可达100%。催化剂对不同含硫底物的脱除效果如下：DBT＞4-MDBT＞4,6-DMDBT。在循环8次后对DBT的催化活性仍能保持在95%之上。通过自由基消除实验以及ESR表征，发现在氧化脱硫过程中有超氧自由基（?O2?）生成；通过GC-MS表征发现二苯并噻吩最终被氧化成了相应的砜类物质，并根据以上的实验以及表征结果对催化氧化脱硫机理进行了探讨。 （2）通过简单煅烧法合成了g-C3N4作为载体，通过溶剂热法实现了活性中心Nb2O5的负载。运用紫外-可见漫反射光谱（UV-VisDRS）、X射线光电子能谱（XPS）等方法对合成的载体g-C3N4以及负载后的催化剂进行表征，结果表明载体g-C3N4的成功合成以及活性中心的成功负载。对不同负载量的Nb2O5/g-C3N4催化剂进行了氧化脱硫性能考察，发现40%Nb2O5/g-C3N4催化剂在m(catalyst)=0.05g，V(oil)=20mL，v(air)=120mL/min，T=130℃，t=5h的条件下氧化脱硫效果最好，对模型油的脱硫率能达到100%，且对于不同含硫底物有较好的脱除效果，可以达到深度脱硫的目标。在考察催化剂的抗干扰能力实验中，发现40%Nb2O5/g-C3N4催化剂不会受到烯烃类物质（环己烯）的干扰，但多环芳烃类的物质（萘）会对其有所影响。此外，还考察了催化剂的循环性能，发现在第五次循环结束后脱硫率有所下降，但对DBT的脱除率仍在95%以上，说明该催化剂具有良好的循环性能。通过自由基消除实验、ESR表征以及GC-MS测试，探究了40%Nb2O5/g-C3N4催化剂的氧化脱硫机理。 （3）通过晶种法合成了载体ZSM-5，并利用溶剂热法将活性中心Nb2O5负载到载体上，制备不同负载量的Nb2O5/ZSM-5催化剂。对不同负载量的催化剂进行了催化氧化脱硫性能考察，发现20%为最佳负载量。随后考察了20%Nb2O5/ZSM-5催化剂在m(catalyst)=0.05g，V(oil)=20mL，v(O2)=120mL/min，T=130℃，t=7h条件下对于不同含硫底物以及干扰物的催化性能，发现该催化剂有良好的稳定性。在循环实验中发现，该负载型催化剂在经历了7次循环后脱硫率才稍有下降。最后通过自由基消除实验以及GS-MS测试，证实了反应过程中产生了活性基团?O2?自由基，并将DBT氧化成相应的砜类物质DBTO2。 收起