靜電紡絲技術製備磷鎢酸-二氧化鈦複合納米纖維

近些年來,含硫化合物的排放已經嚴重影響了人類的健康、社會和經濟的發展,因此激發了科學家們探索更有效的催化劑減少燃料中含硫化合物的含量。多金屬氧酸鹽,簡稱多酸,被稱為“綠色”工業催化劑,它包括工業中被廣泛應用的鎢雜多酸,例如磷鎢酸和矽鎢酸。

將雜多酸應用於脫硫領域,顯示出了很高的催化活性,但是均相催化劑很難分離和再利用,進而限制了其在工業上的應用。因此,一些研究者將多酸負載在二氧化矽、二氧化鈦、活性碳、分子篩等固相材料上,這些催化劑均能表現出較高的催化效率,並且在迴圈脫硫的過程中只有微小的損失。例如,有研究人員採用這個機理製備一種磷鎢酸-二氧化鈦複合納米纖維,它能有效提高催化劑在萃取催化氧化脫硫體系中的催化效果,解決了現有高溫固相法的到的顆粒狀催化材料中多酸團聚的問題,其過程為:

磷鎢酸-二氧化鈦複合納米纖維圖片

(1)配製靜電紡絲溶液

將品質份數為1.91~1.68的鈦酸丁酯、品質份數為0.09~0.32的磷鎢酸和品質份數為2的聚乙烯吡咯烷酮溶解在品質份數分別為14、1.8和2的N,N-二甲基甲醯胺、冰乙酸和乙醯丙酮混合溶液中,置於室溫下磁力攪拌24小時形成均一透明的靜電紡絲溶液;

(2)製備PVP/[PW12+Ti(OC4H9)4]複合納米纖維

將步驟1)配置的靜電紡絲溶液加入到靜電紡絲裝置中,以鐵絲網為接收載體,噴頭內徑為0.5~1.5mm,噴頭與水平面的夾角為5~10度,施加12~16kV直流電壓,固化距離為15~18cm,室溫20~25℃,相對濕度為50%~60%,靜電紡絲得到PVP/[PW12+Ti(OC4H9)4]複合納米纖維;

(3)製備具有超深脫硫性能的磷鎢酸-二氧化鈦複合納米纖維

將步驟2)得到的PVP/[PW12+Ti(OC4H9)4]複合納米纖維進行熱處理,以1℃/min的速率升高到500℃,恒溫4小時以後再以1℃/min的速率降至室溫,最終得到磷鎢酸-二氧化鈦複合納米纖維。

利用靜電紡絲技術製備了具有超深脫硫性能的磷鎢酸-二氧化鈦複合納米纖維,磷鎢酸均勻地分佈在二氧化鈦上,該方法操作簡單、材料形貌可控,可應用於萃取催化氧化脫硫體系中,使用0.02g催化劑在70℃時30分鐘內將模擬油中500ppm的DBT完全除去,解決了現有高溫固相法得到的顆粒狀催化材料中多酸團聚的問題,有效地提高了催化劑在萃取催化氧化脫硫體系中的催化效果,可廣泛用於工業上含硫燃料的脫硫。

 

 

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