一种低共熔溶剂在深度萃取模拟油脱硫中的应用

以咪唑及其衍生物和Bu4NBr为原料,按不同原料配比,通过低温共熔得到了一系列新型低共熔溶剂(DESs),用于萃取脱除模拟油品中的二苯并噻吩(DBT),并对其最佳脱硫条件进行了考察。结果表明:当n(Bu4NBr)/n(咪唑)=0.6时,该类DESs对二苯并噻吩表现出最佳萃取效果。针对DESs考察了剂油体积比与反应温度对脱硫效果的影响,测定了DESs的选择性能与重复使用性能。结果表明:在V(DES)∶V(Oil)=1∶6、萃取温度为20℃、萃取时间为30 min时,咪唑与Bu4NBr共熔物(DESⅠ)对二苯并噻吩的脱硫率达到89.2%;经4次萃取后,其脱硫率达到95.0%;相同条件下该类DESs对于不同噻吩类衍生物的脱除能力的顺序为:二苯并噻吩(DBT)苯并噻吩(BT)4,6-二甲基二苯并噻吩(4,6-DMDBT)噻吩(T);再生后脱硫效果良好;经7次重复萃取过程后,DESs对DBT的脱硫率仍高达86.8%。     

甲基咪唑盐酸盐/草酸型低共熔溶剂的制备及其在模拟油中氧化脱硫中的应用

通过简单加热并搅拌甲基咪唑盐酸盐和草酸的混合物合成了甲基咪唑盐酸盐/草酸([HMIM]Cl/H_2C_2O_4)型酸性低共熔溶剂,以[HMIM]Cl/H_2C_2O_4为萃取剂和催化剂、H_2O_2为氧化剂催化氧化法脱除模拟油中的二苯并噻吩,考察不同的脱硫体系、反应温度、催化剂加入量、氧硫比、模拟油中含硫化合物类型对脱硫率的影响。实验表明,在反应温度为40℃、模拟油量为5 ml、[HMIM]Cl/H_2C_2O_4加入量为1.25 ml、O/S=12、反应时间为140 min的最佳反应条件下二苯并噻吩的脱除率可以达到92.2%。动力学分析表明,该氧化脱硫体系符合一级反应动力学方程。循环使用7次后催化剂的活性没有明显降低。     

苯酚型低共熔溶剂中硫酸钛作为催化剂高效氧化脱硫

低共熔溶剂广泛应用于氧化脱硫过程,开发新型的低共熔溶剂并进一步提升脱硫效果具有重要的意义。 以氯化胆碱为氢键受体,苯酚为氢键供体合成了ChCl/2Ph型低共熔溶剂。通过FT-IR和¹H NMR证实了苯酚和氯化胆碱之间存在氢键作用。以苯酚型低共熔溶剂为萃取剂,双氧水为氧化剂,硫酸钛为催化剂氧化脱除模拟油中的二苯并噻吩。考察了反应温度、V(ChCl/2Ph)/V(Oil)、n(H₂O₂)/n(S)、催化剂用量以及硫化物类型对脱硫率影响。实验表明最佳反应条件如下：模拟油量为5 ml,V(ChCl/2Ph)/V(Oil)=2∶10, n(H₂O₂)/n(S)=6,催化剂用量为0.01 g,反应温度为40℃,反应时间180 min。在此条件下脱硫率可以达到98.2%。求得体系的表观活化能为41.9 kJ/mol。含有催化剂的低共熔溶剂相可以重复使用5次且活性没有明显降低。机理研究表明形成钛的过氧化物和Br?nsted酸性是具有较高脱硫活性的关键。     

EMIES/nC9H10O2基低共熔溶剂的制备及其氧化脱硫活性的研究

通过简单加热1-乙基-3-甲基咪唑硫酸乙酯（EMIES）离子液体和3-苯丙酸（C₉H₁₀O₂）的混合物，制备了一系列酸性低共熔溶剂EMIES/nC₉H₁₀O₂（n=0.25,0.5,1,2,4）。通过FTIR，¹H NMR和TGA的表征，确定EMIES/nC₉H₁₀O₂的结构。以该低共熔溶剂为催化剂和萃取剂，H₂O₂为氧化剂，组成氧化-萃取脱硫体系，用于脱除模拟油中的硫化物。考察了原料配比、反应温度、氧硫比（O/S）、低共熔溶剂加入量和不同硫化物对脱硫性能的影响。结果表明，在EMIES和C₉H₁₀O₂摩尔比为1∶1，反应温度为50℃，O/S比为8，低共熔溶剂加入量为1.5 g和模拟油5 ml的反应条件下，二苯并噻吩、4,6-二甲基二苯并噻吩和苯并噻吩的脱除率分别为94.8%、91.6%和46.4%。低共熔溶剂可循环使用6次，活性无明显下降。此外，对该氧化-萃取脱硫体系的脱硫机理进行了探讨。     

C6H11NO/nCF3SO3H型低共熔溶剂氧化脱除模拟油中的二苯并噻吩

通过简单加热并搅拌己内酰胺（C₆H₁₁NO）和三氟甲磺酸（CF₃SO₃H）的混合物合成了C₆H₁₁NO/nCF₃SO₃H（n=0.25,0.5,1）型酸性低共熔溶剂。利用红外光谱（FTIR）和氢谱（¹HNMR）确定了C₆H₁₁NO/nCF₃SO₃H的结构特征。以C₆H₁₁NO/0.5CF₃SO₃H低共熔溶剂和H₂O₂组成萃取-氧化脱硫系统,并将其应用于脱除模拟油中的二苯并噻吩（DBT）。研究n(CF₃SO₃H)∶n(C₆H₁₁NO)、反应温度、O/S、C₆H₁₁NO/0.5CF₃SO₃H的加入量和不同类型的硫化物对脱硫效果的影响。实验结果表明,在模拟油体积为5mL、n(CF₃SO₃H)∶n(C₆H₁₁NO)=0.5、反应温度为60℃、 O/S=6、C₆H₁₁NO/0.5CF₃SO₃H的加入量为1.0mL的最佳反应条件下,C₆H₁₁NO/0.5CF₃SO₃H对DBT、4,6-DMDBT、BT和真实油的脱硫率分别达99.4%、98.6%、83.6%和61.6%。红外表征分析了DBT与DESs之间存在相互作用,这种作用促进了氧化脱硫的进程。催化剂5次循环反应以后,其脱硫率仍高达91.9%,表明C₆H₁₁NO/0.5CF₃SO₃H低共熔溶剂具有较高的脱硫性能和稳定性。     

酸性低共熔溶剂四乙基氯化铵/三氟乙酸高效催化氧化脱除模拟油中的硫化物

将适量四乙基氯化铵（TEAC）和三氟乙酸（TFA）通过简单搅拌加热（70℃）的方式合成一系列新型低共熔溶剂TEAC/nTFA（n=0.5,1,1.5,2）,并对其结构进行红外光谱和核磁共振氢谱表征分析。以TEAC/nTFA为催化剂和萃取剂,H₂O₂为氧化剂研究其对模拟油中硫化物的脱除效果。并考察了n_（TEAC（/n_（TFA（、温度、O/S、不同硫化物等反应条件对脱硫效率的影响。在最佳反应条件下,TEAC/TFA对二苯并噻吩（DBT（,苯并噻吩（BT（和噻吩（TH（的脱除率分别达到95.4%,56.2%和23.4%。基于一级动力学和Arrhenius方程,估算出氧化脱除DBT所需的活化能约为56.8 kJ·mol^-1。反应活化能较低,氧化反应较易进行。TEAC/TFA回收利用5次之后活性无明显降低。     

氯化胆碱/草酸低共熔溶剂高效脱除模拟油中硫

在100℃下,将草酸与氯化胆碱按照等物质的量混合搅拌制备氯化胆碱/草酸低共熔溶剂(Ch Cl/H_2C_2O_4)。采用红外光谱(IR),热重(TGA)和氢谱(1HNMR)对其结构分别进行了相关表征分析。以Ch Cl/H_2C_2O_4低共熔溶剂作为萃取剂和催化剂,过氧化氢为氧化剂氧化脱除模拟油中的二苯并噻吩。分别考察了反应温度、过氧化氢用量以及不同含硫化合物对脱硫率的影响。实验表明最优反应条件为5 m L模拟油,1 m L的Ch Cl/H_2C_2O_4低共熔溶剂,0.3 m L的过氧化氢,反应温度为40℃,在160 min的最佳反应条件下DBT的脱除率高达93.4%。结果表明其表观活化能较低。在5次循环反应以后,其脱硫效果略有降低,表明该低共熔溶剂的催化脱硫活性和稳定性较高。     

低共熔溶剂及其应用的研究进展

简述了低共熔溶剂的分类、性质,综述了低共熔溶剂在化学反应、电化学和分离领域的应用,并对低共熔溶剂的发展趋势进行了展望。     

新型银基低共熔溶剂制备及其在1-己烯/正己烷分离中的应用

相同碳数的正构烯烃与正构烷烃因其结构相似,使其相对挥发度较小、分离难度较大。低共熔溶剂（DES）作为一种可设计的绿色分离介质被广泛应用于该类混合物的分离中,此外过渡金属与烯烃双键之间的化学络合作用是促进正构烯烃/烷烃分离的一个重要方法。鉴于此,开发了新型银基低共熔溶剂（Ag-DES）,并将其应用于1-己烯/正己烷的分离,系统探究了原料中烯烃浓度、银离子与烯烃摩尔比、分离温度等对1-己烯分离性能的影响,结果显示Ag-DES具有良好的1-己烯/正己烷分离选择性,选择性在3.5~18之间,并具有出色的循环稳定性。进一步通过FT-Raman表征和量化计算揭示了Ag-DES与烯烃之间的化学络合作用和较强氢键作用是实现其与烷烃分离的本质原因,表明应用Ag-DES的反应萃取分离强化方法可实现从F-T合成油中绿色高效分离C₆α-烯烃。     

低共熔溶剂在车用燃料脱硫中的研究进展

低共熔溶剂作为近十年来迅速发展的一类新型绿色溶剂,不仅具备离子液体的优点,而且原料价廉易得、合成条件简单、萃取脱硫效果好,已成为继离子液体用于车用燃料脱硫研究之后又一新的研究热点。本文根据合成低共熔溶剂的盐与氢键供体（或水合盐）的不同,对用于车用燃料脱硫的低共熔溶剂进行了分类总结,简述了低共熔溶剂的物化性质,介绍了低共熔溶剂用于车用燃料脱硫的方法及研究进展,对比了低共熔溶剂对不同含硫化合物的脱除效果,归纳了低共熔溶剂的萃取脱硫和氧化萃取脱硫机理。最后针对低共熔溶剂用于车用燃料脱硫中存在的选择性低、循环再生等关键问题,指出了其研究发展方向应是通过开发具有萃取脱硫高选择性的低共熔溶剂以及寻找新型绿色环保的低共熔溶剂脱硫方法来实现深度脱硫。     

甲酸/盐酸胍DES温和高效分离毛竹木质素

以毛竹为原料,采用甲酸/盐酸胍酸性低共熔溶剂（DES）温和高效分离木质素,并对其结构、热稳定性和抗氧化性进行了表征。结果表明,甲酸/盐酸胍（摩尔比为4:1）DES实现了温和短时条件下（100 ℃,2 h）高效分离木质素（得率为59.31%）,当进一步升温至120 ℃时,得率可达73.98%,其原因是该酸性体系中氢质子使木质素中大量的β-O-4、β-β、β-5连接键断裂,促使木质素大分子解聚成小分子而溶出。分离的木质素纯度高于96.6%,分子量低（Mw=1040~2040 g/mol）,多分散系数小于1.5,结构均一,热稳定性好。同时,该木质素抗氧化活性强（IC50=0.016~0.045 mg/ml）,优于商业抗氧化剂丁基羟基茴香醚（IC50=0.056 mg/ml）。     

基于尿素/氯化胆碱低共熔溶剂体系纳米流体制备及其热物性研究

随着电子工业的快速发展,传统换热工质由于其较低的热导率已无法满足越来越高的换热需求。另一方面,传统的换热工质受限其相对较窄的液程范围而无法使用于复杂的温况或特殊的工作条件。低共熔溶剂（DESs）具有与离子液体相似的低饱和蒸气压、高沸点及强稳定性等优势,在传热领域具有巨大的潜力。制备了以尿素/氯化胆碱低共熔溶剂体系为基液,石墨烯、Al₂O₃、TiO₂三种纳米粒子填充的纳米流体,研究了黏度、热导率等热物性与纳米粒子和基液组成之间的关系,并系统地研究了纳米粒子结构对其稳定性的影响。实验结果表明,纳米粒子的填充会在一定程度上增加基液的黏度,其中石墨烯填充的纳米流体的黏度增加最大。此外,石墨烯能显著提高DESs的导热性能,其中6%（质量）石墨烯纳米流体热导率相比基液可增加29.0%。     

ZrO2/SiO2催化剂的制备及其氧化脱硫性能研究

以己内酰胺-八水氧氯化锆低共熔溶剂为添加组分,采用溶胶-凝胶法合成含锆的硅胶,再经过高温煅烧得到n-ZrO₂/SiO₂ （n=2%,4%,6%） 负载型催化剂。并用红外光谱（FT-IR）、X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）、N₂吸附-脱附、X射线光电子能谱（XPS）对其进行结构表征,确定ZrO₂成功负载到SiO₂上。以ZrO₂/SiO₂为催化剂和吸附剂,H₂O₂为氧化剂组成催化氧化脱硫体系,并应用于模拟油脱硫。分别考察了氧化锆负载量、反应温度、氧硫比、催化剂加入量及不同类型的硫化物对脱硫效果的影响。实验结果表明,在反应温度为70℃、n（H₂O₂）/n（S）=4（摩尔比）、4%-ZrO₂/SiO₂的加入量为0.2 g的最佳反应条件下,氧化脱硫体系对二苯并噻吩（DBT）、4,6-二甲基二苯并噻吩（4,6-DMDBT）和苯并噻吩（BT）的脱除率分别为98.7%、93%和65.9%。且4%-ZrO₂/SiO₂回收利用5次后,DBT脱除率仍可达到91.8%。     

MoO2/g-C3N4催化剂的制备及其氧化脱除模拟油中的硫化物

采用高温煅烧MoO₂和g-C₃N₄混合物制备了不同MoO₂含量的MoO₂/g-C₃N₄催化剂。采用X射线粉末衍射（XRD）、傅里叶红外光谱（FTIR）、扫描电镜（SEM）和N₂吸附脱附对催化剂的结构和性能进行了表征。以MoO₂/g-C₃N₄作为催化剂,H₂O₂为氧化剂,离子液体为萃取剂研究了反应体系的氧化脱硫性能。这项研究中考察了不同煅烧温度下制得的催化剂、负载量、氧化剂使用量、催化剂加入量、反应温度、萃取剂使用量、反应时间、硫化物类型等不同反应参数对脱硫率的影响。结果表明,在H₂O₂的使用量为0.2mL,MoO₂/g-C₃N₄加入量为0.03g,1-乙基-3-甲基咪唑硫酸乙酯离子液体1.0mL,反应温度为70℃,反应时间60min的最佳工艺条件下,24%-MoO₂/g-C₃N₄催化剂脱硫率可以达到94.8%,催化剂循环使用5次后活性没有明显下降。此外,研究了MoO₂/g-C₃N₄在离子液体中的催化氧化反应机理。     

g-C3N4/Bi2MoO6/Ag3PO4复合材料制备及其可见光催化性能

以三聚氰胺、二水合钼酸钠和五水合硝酸铋为原料,采用溶剂热法制备了g-C3N4/Bi2MoO6前驱体,然后通过共沉淀法将Ag3PO4纳米粒子负载在前驱体上,得到g-C3N4/Bi2MoO6/Ag3PO4复合材料。通过XRD、FTIR、XPS、SEM、UV-Vis DRS等对复合材料进行表征。结果表明,g-C3N4、Bi2MoO6和Ag3PO4之间形成了异质结结构,促进光生电子-空穴对的有效分离。以盐酸四环素（TC）为目标降解物,分析材料的光催化活性。在可见光照射下,30 mg g-C3N4/Bi2MoO6/Ag3PO4在50 min内对40 mL 10 mg/L的TC溶液的降解率达到93%。降解速率常数为0.033 min-1,分别是g-C3N4、Bi2MoO6和Ag3PO4降解速率常数的33倍、3.6倍和1.5倍;g-C3N4/Bi2MoO6/Ag3PO4对TC进行降解,循环利用4次后,对TC的降解率为71%,说明g-C3N4/Bi2MoO6/Ag3PO4具有较好的稳定性。自由基捕获实验结果表明,g-C3N4/Bi2MoO6/Ag3PO4光催化降解TC的主要活性物种为·OH和·O2-。最后提出了TC可能的降解机理和降解路径。