随着经济的增长,市场上对能源液体燃料的需求不断增加,含有更多杂质的低质量化石燃料被开发使用,其中大量含硫化合物的燃烧会排放SOX化合物,引发一系列的环境问题。氧化脱硫（ODS）工艺因反应条件温和脱硫率高等优点而成为当下燃油脱硫的研究热点之一。高活性的多金属氧酸盐（POMs）是优异的氧化脱硫催化剂,但POMs作为均相催化剂易溶于多种溶剂,导致难分离、不易回收利用。针对以上问题,本研究采用不同方法（共价结合法、静电结合法等）实现多种POMs的高分散和强结合负载化,以提高POMs的催化活性和重复使用性。在负载POMs催化剂的基础上,通过高温热处理,调控催化剂结构,增强对双氧水的活化,从而克服现有催化剂对燃油中较大浓度含硫化合物催化活性低、完全脱除较为困难、稳定性不高等缺陷。本文的主要研究内容如下:（1）选择功能聚合物修饰的硅胶作为载体（PGMA/Si O2）,通过共价键合的方式将氨基改性的Dawson型多金属氧酸盐K10[α-P2W17O61]·20H2O(简称NH2-P2W17)键合于PGMA/Si O2微粒表面,得到负载型催化剂P2W17-PGMA/Si O2。发现以Na HCO3作碱性化合物得到的催化剂对四氢噻吩（THT）的催化氧化效果最好,在60 min内可使THT转化率达100%,这主要源于P2W17簇的高氧化还原催化活性,载体上的聚合物链在有机溶剂中充分溶胀伸展,聚合物链的疏水作用促进THT在催化剂上的吸附而提供的微环境,以及促使产物环丁亚砜从催化剂上的及时脱除,从而很好地发挥催化作用。（2）以三维网状结构的氧化石墨烯（3D GO）为载体,将环氧基改性的单缺位Dawson型磷钨酸盐(EPO-P2W17)共价键合于3D GO上,制得非均相催化剂P2W17/3D GO。对比考察P2W17在3D GO上负载前后以及在二维氧化石墨烯（2D GO）上负载后得到的催化剂对燃油中的含硫化合物二苯并噻吩（DBT）和四氢噻吩（THT）的去除效果。结果表明,由于噻吩类化合物与3D GO之间通过π-π和S-π的强吸附及酸碱相互作用以及3D GO的三维网状孔穴效应导致的微环境效应,从而促进P2W17/3D GO催化活性的发挥,最终DBT的去除效果为P2W17/3D GO＞P2W17/2D GO＞P2W17。在60℃下,P2W17/3D GO催化剂完全脱除模拟燃油中的DBT（500 ppm）和THT（5000 ppm）所需时间分别仅为120 min和30 min。此外,该催化剂表现出良好的重复使用性,重复使用5次催化活性保持稳定。（3）为了进一步简化催化剂回收过程,以壳聚糖（CS）修饰的四氧化三铁（Fe3O4）为载体,通过静电结合方式将Keggin型和Dawson型多金属氧酸盐分别负载在磁性壳聚糖（Fe3O4@CS）上,制备了5种磁性多金属氧酸盐（POMs）Fe3O4@CS@POMs催化剂。实验结果表明,Fe3O4@CS@PMo12的脱硫效果最好,在60℃,0.1 g Fe3O4@CS@PMo12对含有500 ppm DBT的模拟燃油60 min脱硫率达100%,实现了在较短时间的高效脱硫,这归因于PMo12的强氧化性和Fe3O4@CS载体提供的微环境效应,促进催化氧化反应的进行。此外,该催化剂在外加磁场下可实现催化剂快速、有效地分离,重复使用5次后其催化活性依然稳定。（4）对上述制备的负载型POMs催化剂进行空气煅烧处理,改变催化剂中过渡金属化合物的结构形式以及载体的结构形式,从而提升催化效率。研究了高温煅烧处理对催化剂氧化脱硫效果的影响。实验结果表明,γ-Fe2O3@C@P2W18-400表现出最好的氧化脱硫性能,在70℃下,0.03 gγ-Fe2O3@C@P2W18-400、n（H2O2）/n（S）为2、15 min内对4000ppm模拟燃油的脱硫率达100%。在400℃煅烧处理后Dawson型P2W18晶体内部结构出现具有极强催化活性的氧缺陷,使热解后的γ-Fe2O3@C@P2W18-400样品脱硫性能显著增强;此外,空气刻蚀产生的磁性多孔碳球为底物与活性中心的接触提供了良好的通道。因此,相对于未煅烧的Fe3O4@CS@P2W18,γ-Fe2O3@C@P2W18-400大大缩短了脱硫时间、减少了催化剂用量以及拓宽了模拟油的适用浓度范围。此外,在400℃煅烧后,催化剂的磁性仍然保留,使得在外加磁场下可实现催化剂快速、有效分离,且重复使用6次催化活性依然很稳定。通过自由基捕获实验对其脱硫机理进行了探究,发现羟基自由基（·OH）和过氧多酸中间体的协同作用促进了DBT氧化为DBTO2,从而实现高效脱硫。（5）开发了新型的负载化超细过渡金属碳化物（W2C或Mo2C）以及过渡金属单质（W）氧化脱硫催化剂,实现对较大浓度含硫油品的快速深度脱硫。以PW12-PEI/GO、PMo12-PEI/GO和Si W12-PEI/GO三元复合物为前驱体,在惰性气氛下（N2）高温热解制得石墨烯负载化过渡金属碳化物或过渡金属单质非均相催化剂,将其首次应用于氧化脱硫研究。研究发现,由于前驱体的活性中心金属不同,导致其在不同温度下煅烧后得到的产物活性中心结构不同,使脱硫性能也表现出较大的区别。且对于不同前驱体,随着煅烧温度的升高,脱硫性能也越好。1000℃热解得到的三种催化剂均能够使含高浓度（4000 ppm）DBT的模拟燃油在10 min内完全脱硫,其动力学速率常数高达0.58 min-1。其优异的催化氧化脱硫性能主要来自于3方面:1)W2C、Mo2C或金属W单质活性物种在载体上的超细且高分散负载;2)载体NC/r GO与DBT上苯环之间能形成π-π和S-π键,且具有碱性的DBT与碳层包覆r GO的高度石墨化边缘的酸性官能团之间的酸碱相互作用,使催化剂对DBT产生强的吸附作用,促进催化脱硫反应的进行;3)DFT计算表明具有导电性的NC/r GO载体所提供的电子能够向W2C转移使他们之间产生静电相互作用,且W2C电负性增加促进了H2O2分解产生·OH,最终使其表现出超高的氧化脱硫活性和稳定性。自由基实验和密度泛函理论（DFT）模拟计算证明,其催化氧化DBT机理主要是通过羟基自由基（·OH）的高效氧化作用,达到快速深度脱硫的目的。