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生产超低硫含量的柴油是目前全世界炼油厂的一个主要任务。由于含硫化物燃烧后会转化为SOx,是环境污染的主要因素之一,因此得到了媒体和科学界的广泛关注。SOx不但会形成酸雨,而且会使汽车催化转换器中的催化剂中毒,降低转化性能,如此势必会增加尾气中CO和NOx的排放,进一步加大环境污染。在过去的几十年里,工业上常用的脱硫方式为加氢脱硫(HDS),该技术可以有效的脱除硫醇、硫醚和噻吩,但对于二苯并噻吩以及它们的烷基衍生物就显得较为困难。氧化脱硫技术可以从一个相反的方向提升燃油脱硫的效果,即将硫化物氧化去除。以氯代季铵盐和无水FeCl3原料合成了三种季铵型类Fenton催化剂Q+[FeCl4]-(Q+=(CH3)4N+,(C14H29)N+(CH3)3,运用红外光谱、紫外光谱、拉曼光谱、元素分析等手段对所合成催化剂的组成和结构进行了表征,同时将这些催化剂应用于模型油的脱硫中。通过考察氧化脱硫反应的时间、温度、萃取剂离子液体的种类、氧化剂和催化剂的用量对脱硫效率的影响,得到了脱硫的最佳条件。结果显示,以离子液体1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐([C4mim]BF4)为溶剂和萃取剂,30wt%双双氧水为氧化剂,30℃下磁力搅拌1h,[(CH3)4N]FeCl4的催化活性最好,模型油中二苯并噻吩(DBT)的脱除率可达到97.0%,并且分批加入双氧水可以提高其利用率。反应结束后,离子液体和催化剂可以通过外加磁场的方法进行分离,然后用水洗即可再生,再生后的催化体系可以循环使用6次。但是该催化剂在憎水性离子液体中的脱硫活性较差,这就限制了类Fenton的应用范围。为了使类Fenton催化剂在憎水性离子液体中也具有较好的脱硫活性。以氯化胆碱和金属盐为原料合成了三种不同金属的类Fenton催化剂,并通过红外光谱、紫外光谱、拉曼光谱、质谱和元素分析对所合成的催化剂进行了表征。实验结果表明,以ChFeCl4为催化剂,温和条件下,在亲水性离子液体[C4mim]BF4中,DBT的脱除率可以达到94.9%,在憎水性离子液体1-辛基-3-甲基四氟硼酸盐([C8mim]BF4)中,DBT的脱除率可以达到97.2%。通过顺磁共振技术(ESR)可以检测出脱硫反应中ChFeCl4和H202所产生的活性氧物种。通过气相色谱质谱联用仪(GC-MS)分析,三种芳香硫化物,DBT、苯并噻吩(BT)、4,6-二甲基二苯并噻吩(4,6-DMDBT)的氧化产物均为其相应的砜类。反应结束后,包含离子液体和催化剂的催化体系可以循环利用5次,且油品的脱硫率没有明显的降低。合成了一类以哌啶盐为阳离子类Fenton催化剂,分别为[C2OHmpip]FeCl4,[C4mpip]FeCl4、[C8mpip]FeCl4和[C12mpip]FeCl4,通过红外光谱、拉曼光谱和质谱对它们的组成和结构进行了表征。实验以[C8mim]BF4为萃取剂,对比它们燃油中硫化物的催化氧化脱除活性可知,[C4mpip]FeCl4具有最高的催化活性,双氧水与硫的摩尔比为3.5,30℃下反应60min, DBT的脱除率即可达到97.1%。实验还考察了不同离子液体作为萃取剂对脱硫效果的影响,UV-vis光谱数据表明,含PF6-阴离子的离子液体由于与DBT的相互作用力较强,导致DBT的脱除率较低。此外,通过GC-MS分析研究了该氧化脱硫反应的过程。双氧水的是一种常用氧化剂,因其副产物仅有水而应用广泛,但高浓度的双氧水在运输过程中有爆炸的危险,而且在使用过程中对操作人员也具有潜在的危害。为了能够利用低浓度双氧水进行燃油中硫化物的氧化脱除,合成了一系列基于有机铁氰酸盐的类Fenton催化剂。实验结果表明,[C4mim]3Fe(CN)6为催化剂,[C4mim]BF4为萃取剂时,燃油的脱硫效果最好,而且研究还发现,低浓度的双氧水更有利于含硫化合物的氧化。当以30wt%双氧水为氧化剂时,模型油的脱除率为76.3%,而使用7.5wt%双氧水为氧化剂时,脱硫率为97.9%。ESR研究结果表明,02·-是氧化脱硫反应中的活性氧物种,GC-MS分析表明,含硫化合物可以被该活性氧物种氧化为相应的砜。经过动力学拟合发现,硫化物的氧化符合准一级动力学方程。合成了[C3H6COOHmim]Cl/xFeCl3(x=0.5,1,1.5,2)四种功能化磁性离子液体,将类Fenton催化剂的催化性能与离子液体的萃取性能集于一体。以吡啶和乙腈为红外探针,测定了它们的酸性,结果表明,[C3H6COOHmim]Cl/2FeCl3既具有Br(?)nsted酸性,也具有Lewis酸性。通过超导量子干涉仪测定了[C3H6COOHmim]Cl/2FeCl3的磁性性能。将该离子液体用于燃油中BT的萃取催化氧化脱除。结果表明,[C3H6COOHmim]Cl/2FeCl3具有最佳的萃取和催化氧化脱硫活性。值得注意的是,BT一直被认为是最顽固的硫化物在该体系中可以100%被脱除,而且反应时间仅需10min。反应结束后,通过外加磁场的方法可以将离子液体和油品进行有效的分离。