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燃料油中所含的含硫化合物燃烧所排放的二氧化硫气体,不仅造成了酸雨、大气污染,而且会使尾气排放中的贵金属催化剂还原而中毒,从而排放出更多量的一氧化碳、碳氢化合物、氮氧化物和颗粒物,导致严重的环境污染。燃料油的深度脱硫已成为一个全球性的紧迫的任务课题。氧化脱硫(ODS)是脱硫方法中很有前景的重要方法之一。氧化脱硫技术(ODS)是以有机含硫化合物的催化氧化为核心的一种深度脱硫技术,通常将催化氧化与萃取或吸附联合使用。多金属氧酸盐(POMs)具有催化活性高、选择性好、条件温和、不腐蚀设备的特点,因表现出优异的氧化脱硫催化性能而备受关注。多金属氧酸盐(POMs)具有很多重要的性质,可以作为酸催化剂、氧化还原催化剂以及双功能催化剂。POMs的氧化还原性可以通过改变其组成和结构进行调节,因而在催化氧化领域中得到广泛研究。尤其,近年来过渡金属取代的多金属氧酸盐具有类似于金属卟啉化合物的良好催化活性以及储存大量电子的能力,这些优势使过渡金属取代的多金属氧酸盐作为氧化催化剂受到国内外研究者的关注。但由于POMs基催化剂易溶于极性溶剂,反应后催化剂难以分离,造成无法再回收利用,这极大地限制了它在实验室以及在实际生产中的广泛应用。因此,设计合成新型、高效及可回收利用的多相多金属氧酸盐催化剂对实际应用及工业生产是非常迫切的。本论文制备了一系列的基于过渡金属取代的Keggin型杂多钼酸盐的无机以及有机杂化材料,得到了几种可反复使用的多相催化剂。对这些催化剂进行了元素分析、IR、XRD、DRS、TG、SEM等相关的结构和物理化学性质表征。以30%H2O2为氧化剂,研究了其深度氧化脱除模拟油中的芳香性含硫化合物二苯并噻吩(DBT)、苯并噻吩(BT)和4,6-二甲基二苯并噻吩(4,6-DMDBT)的催化性能。将过渡金属取代的磷钼杂多阴离子[PMo11M(H2O)O39]5-(M = Co2+,Ni2+,Zn2+,and Mn2+)与大体积无机反荷阳离子Cs+结合生成了固态难溶盐Cs5[PMo11M(H2O)O39](CsPMo11M),应用于深度氧化脱硫。在最佳条件下,即以乙腈为萃取剂,模拟汽油5 mL(500 ppm DBT),T=60℃,n(H2O2)/n(DBT)= 8,t = 100 min,n(催化剂)= 4μmol下,过渡金属取代的CsPMo11M具有比饱和的CsPMo12更好的催化性能,脱硫率均达到97%以上。尤其,Co取代的磷钼杂多化合物催化剂可实现几乎100%的脱硫效率。制备了有机离子液体包裹的过渡金属取代的磷钼杂多化合物[Bmim]5[PMo11M(H2O)O39]([Bmim]PMo11M),并以咪唑类离子液体作为萃取剂、双氧水为氧化剂,对催化脱硫进行了研究。研究结果表明,离子液体类催化剂[Bmim]PMo11M与固态不溶盐CsPMo11M相比,可以在更温和条件下,更短的时间内获得100%的脱硫率。最佳反应条件为:以离子液体[Omim]BF4为萃取剂,模拟汽油5 mL(500 ppm DBT),n(catalyst)=4μmol,n(H2O2)/n(DBT)= 5,t = 60min,T=50℃。在最佳条件下考查了不同催化剂对脱硫效率的影响以及动力学研究,过渡金属取代型的化合物的脱硫能力强弱顺序为:Co>Zn>Ni = Mn。此外,制备了钒取代的硫钼(钨)杂多化合物催化剂,对其催化氧化深度脱硫进行了初步研究。结果表明,钒取代的硫钼杂多化合物比含钨的杂多化合物催化明显活性高,获得100%脱硫率的钒取代的硫钼杂多化合物催化剂的最佳反应条件为:以离子液体[Omim]PF6 为萃取剂,模拟汽油 5 mL(500 ppm DBT),n(catalyst)= 2 μmol,n(H2O2)/n(DBT)= 5,t = 30min,T=35℃。